Takk for at du besøker Nature.com.Nettleserversjonen du bruker har begrenset CSS-støtte.For den beste opplevelsen anbefaler vi at du bruker en oppdatert nettleser (eller deaktiverer kompatibilitetsmodus i Internet Explorer).I mellomtiden, for å sikre fortsatt støtte, vil vi gjengi nettstedet uten stiler og JavaScript.
Sporanalyse av væskeprøver har et bredt spekter av bruksområder innen biovitenskap og miljøovervåking.I dette arbeidet har vi utviklet et kompakt og rimelig fotometer basert på metallbølgelederkapillærer (MCC) for ultrasensitiv bestemmelse av absorpsjon.Den optiske banen kan økes kraftig, og mye lengre enn den fysiske lengden til MWC, fordi lys spredt av de korrugerte glatte metallsideveggene kan holdes inne i kapillæren uavhengig av innfallsvinkelen.Konsentrasjoner så lave som 5,12 nM kan oppnås ved bruk av vanlige kromogene reagenser på grunn av ny ikke-lineær optisk forsterkning og rask prøvebytte og glukosedeteksjon.
Fotometri er mye brukt for sporanalyse av væskeprøver på grunn av overfloden av tilgjengelige kromogene reagenser og optoelektroniske halvlederenheter1,2,3,4,5.Sammenlignet med tradisjonell kyvettebasert absorbansbestemmelse, reflekterer væskebølgeleder (LWC) kapillærer (TIR) ​​ved å holde sondelyset inne i kapillæren1,2,3,4,5.Men uten ytterligere forbedring er den optiske banen kun nær den fysiske lengden til LWC3.6, og å øke LWC-lengden utover 1,0 m vil lide av sterk lysdemping og høy risiko for bobler osv.3, 7. Når det gjelder den foreslåtte multirefleksjonscellen for forbedringer av optisk vei, er deteksjonsgrensen kun forbedret med en faktor på 8,95.
Det er for tiden to hovedtyper av LWC, nemlig Teflon AF-kapillærer (som har en brytningsindeks på bare ~1,3, som er lavere enn for vann) og silikakapillærer belagt med Teflon AF eller metallfilmer1,3,4.For å oppnå TIR i grensesnittet mellom dielektriske materialer, kreves materialer med lav brytningsindeks og høye lysinnfallsvinkler3,6,10.Med hensyn til Teflon AF-kapillærer er Teflon AF pustende på grunn av sin porøse struktur3,11 og kan absorbere små mengder stoffer i vannprøver.For kvartskapillærer belagt på utsiden med Teflon AF eller metall, er brytningsindeksen til kvarts (1,45) høyere enn de fleste væskeprøver (f.eks. 1,33 for vann)3,6,12,13.For kapillærer belagt med en metallfilm inni er transportegenskaper studert14,15,16,17,18, men belegningsprosessen er komplisert, overflaten av metallfilmen har en grov og porøs struktur4,19.
I tillegg har kommersielle LWC-er (AF Teflon Coated Capillaries og AF Teflon Coated Silica Capillaries, World Precision Instruments, Inc.) noen andre ulemper, for eksempel: for feil..Det store dødvolumet til TIR3,10, (2) T-koblingen (for å koble til kapillærer, fibre og innløps-/utløpsrør) kan fange luftbobler10.
Samtidig er bestemmelse av glukosenivåer av stor betydning for diagnostisering av diabetes, levercirrhose og psykiske lidelser20.og mange deteksjonsmetoder som fotometri (inkludert spektrofotometri 21, 22, 23, 24, 25 og kolorimetri på papir 26, 27, 28), galvanometri 29, 30, 31, fluorometri 32, 33, 34, 6 re optisk polarison, 35, 34, 3537, Fabry-Perot hulrom 38, elektrokjemi 39 og kapillærelektroforese 40,41 og så videre.Imidlertid krever de fleste av disse metodene dyrt utstyr, og deteksjon av glukose ved flere nanomolare konsentrasjoner er fortsatt en utfordring (for eksempel for fotometriske målinger21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, den laveste konsentrasjonen av glukose).begrensningen var bare 30 nM når prøyssiske blå nanopartikler ble brukt som peroksidase-etterligninger).Nanomolare glukoseanalyser er ofte nødvendig for cellulære studier på molekylært nivå, slik som hemming av human prostatakreftvekst42 og CO2-fikseringsadferden til Prochlorococcus i havet.
I denne artikkelen ble et kompakt, rimelig fotometer basert på en metallbølgelederkapillær (MWC), en SUS316L rustfritt stålkapillær med en elektropolert indre overflate, utviklet for ultrasensitiv absorpsjonsbestemmelse.Siden lys kan fanges inne i metallkapillærer uavhengig av innfallsvinkelen, kan den optiske banen økes kraftig ved lysspredning på korrugerte og glatte metalloverflater, og er mye lengre enn den fysiske lengden til MWC.I tillegg ble en enkel T-kobling designet for den optiske tilkoblingen og væskeinntak/-utløp for å minimere dødt volum og unngå bobler.For 7 cm MWC-fotometeret er deteksjonsgrensen forbedret med ca. 3000 ganger sammenlignet med det kommersielle spektrofotometeret med 1 cm kyvette på grunn av den nye forbedringen av den ikke-lineære optiske banen og rask prøveveksling, og glukosedeteksjonskonsentrasjonen kan også oppnås.bare 5,12 nM ved bruk av vanlige kromogene reagenser.
Som vist i figur 1, består det MWC-baserte fotometeret av et 7 cm langt MWC med en EP-kvalitet elektropolert indre overflate, en 505 nm LED med en linse, en justerbar forsterkningsfotodetektor og to for optisk kobling og væskeinngang.Exit.En treveisventil koblet til Pike-innløpsrøret brukes til å bytte den innkommende prøven.Peek-røret passer tett mot kvartsplaten og MWC, slik at dødvolumet i T-koblingen holdes på et minimum, og forhindrer effektivt at luftbobler blir fanget.I tillegg kan den kollimerte strålen enkelt og effektivt innføres i MWC gjennom T-stykket kvartsplate.
Strålen og væskeprøven innføres i MCC gjennom et T-stykke, og strålen som passerer gjennom MCC mottas av en fotodetektor.Innkommende løsninger av fargede eller blanke prøver ble vekselvis introdusert i ICC gjennom en treveisventil.I henhold til Beers lov kan den optiske tettheten til en farget prøve beregnes fra ligningen.1.10
hvor Vcolor og Vblank er utgangssignalene til fotodetektoren når henholdsvis farge- og blankprøver introduseres i MCC, og Vdark er bakgrunnssignalet til fotodetektoren når LED-en er slått av.Endringen i utgangssignalet ΔV = Vcolor–Vblank kan måles ved å bytte prøver.I følge ligningen.Som vist i figur 1, hvis ΔV er mye mindre enn Vblank–Vdark, når du bruker et samplingssvitsjeskjema, kan små endringer i Vblank (f.eks. drift) ha liten effekt på AMWC-verdien.
For å sammenligne ytelsen til det MWC-baserte fotometeret med det kyvettebaserte spektrofotometeret, ble en rød blekkløsning brukt som fargeprøve på grunn av dens utmerkede fargestabilitet og gode konsentrasjons-absorbans linearitet, DI H2O som en blank prøve..Som vist i tabell 1 ble en serie med røde blekkløsninger fremstilt ved seriefortynningsmetoden ved bruk av DI H2O som løsningsmiddel.Den relative konsentrasjonen av prøve 1 (S1), ufortynnet original rød maling, ble bestemt til 1,0.På fig.Figur 2 viser optiske fotografier av 11 røde blekkprøver (S4 til S14) med relative konsentrasjoner (oppført i tabell 1) fra 8,0 × 10–3 (venstre) til 8,2 × 10–10 (høyre).
Måleresultatene for prøve 6 er vist i fig.3(a).Punktene for veksling mellom fargede og blanke prøver er markert i figuren med doble piler “↔”.Det kan sees at utgangsspenningen øker raskt når man bytter fra fargeprøver til blankprøver og omvendt.Vcolor, Vblank og tilsvarende ΔV kan oppnås som vist på figuren.
(a) Måleresultater for prøve 6, (b) prøve 9, (c) prøve 13, og (d) prøve 14 ved bruk av et MWC-basert fotometer.
Måleresultatene for prøvene 9, 13 og 14 er vist i fig.3(b)-(d), henholdsvis.Som vist i figur 3(d), er den målte ΔV bare 5 nV, som er nesten 3 ganger støyverdien (2 nV).En liten ΔV er vanskelig å skille fra støy.Dermed nådde deteksjonsgrensen en relativ konsentrasjon på 8,2×10-10 (prøve 14).Ved hjelp av ligninger.1. AMWC-absorbansen kan beregnes fra målte Vcolor-, Vblank- og Vdark-verdier.For en fotodetektor med en forsterkning på 104 Vdark er -0,68 μV.Måleresultatene for alle prøvene er oppsummert i tabell 1 og finnes i tilleggsmaterialet.Som vist i tabell 1, metter absorbans funnet ved høye konsentrasjoner, så absorbans over 3,7 kan ikke måles med MWC-baserte spektrometre.
Til sammenligning ble en rød blekkprøve også målt med et spektrofotometer og den målte akuvetteabsorbansen er vist i figur 4. Acuvetteverdiene ved 505 nm (som vist i tabell 1) ble oppnådd ved å referere til kurvene til prøvene 10, 11 eller 12 (som vist i innsettet).til fig. 4) som en grunnlinje.Som vist nådde deteksjonsgrensen en relativ konsentrasjon på 2,56 x 10-6 (prøve 9) fordi absorpsjonskurvene til prøvene 10, 11 og 12 ikke kunne skilles fra hverandre.Ved bruk av det MWC-baserte fotometeret ble deteksjonsgrensen således forbedret med en faktor på 3125 sammenlignet med det kyvettebaserte spektrofotometeret.
Avhengighetsabsorpsjonskonsentrasjon er presentert i fig.5.For kyvettemålinger er absorbansen proporsjonal med blekkkonsentrasjonen ved en banelengde på 1 cm.Mens det for MWC-baserte målinger ble observert en ikke-lineær økning i absorbans ved lave konsentrasjoner.I henhold til Beers lov er absorbans proporsjonal med den optiske veilengden, så absorpsjonsforsterkning AEF (definert som AEF = AMWC/Acuvette ved samme blekkkonsentrasjon) er forholdet mellom MWC og den optiske veilengden til kyvetten.Som vist i figur 5, ved høye konsentrasjoner, er konstanten AEF rundt 7,0, noe som er rimelig siden lengden på MWC er nøyaktig 7 ganger lengden til en 1 cm kyvette. Ved lave konsentrasjoner (relatert konsentrasjon <1,28 × 10-5) øker imidlertid AEF med synkende konsentrasjon og vil nå en verdi på 803 ved relatert konsentrasjon på 8,2 × 10-10 ved å ekstrapolere kurven for kyvettebasert måling. Ved lave konsentrasjoner (relatert konsentrasjon <1,28 × 10-5) øker imidlertid AEF med synkende konsentrasjon og vil nå en verdi på 803 ved relatert konsentrasjon på 8,2 × 10-10 ved å ekstrapolere kurven for kyvettebasert måling. Однако при низких концентрациях (относительная концентрация <1,28 × 10–5) AEF увеличивается с мумецентрация достигать значения 803 при относительной концентрации 8,2 × 10–10 при экстраполяции кривой измерюсния. Ved lave konsentrasjoner (relativ konsentrasjon <1,28 × 10–5), øker imidlertid AEF med synkende konsentrasjon og kan nå en verdi på 803 ved en relativ konsentrasjon på 8,2 × 10–10 når ekstrapolert fra en kyvettebasert målekurve.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麎关浓度色皿的测量曲线，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 降低 而 并而 并而 ，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 и экстраполяции кривой измерения на основе кюветы она достигает значения относительной концентрации 8,10 × 8,10 × 8,20. Ved lave konsentrasjoner (relevante konsentrasjoner < 1,28 × 10-5) øker imidlertid AED med synkende konsentrasjon, og når den ekstrapoleres fra en kyvettebasert målekurve, når den en relativ konsentrasjonsverdi på 8,2 × 10–10 803 .Dette resulterer i en tilsvarende optisk bane på 803 cm (AEF × 1 cm), som er mye lengre enn den fysiske lengden til MWC, og enda lengre enn den lengste kommersielt tilgjengelige LWC (500 cm fra World Precision Instruments, Inc.).Doko Engineering LLC har en lengde på 200 cm).Denne ikke-lineære økningen i absorpsjon i LWC er ikke tidligere rapportert.
På fig.6(a)-(c) viser henholdsvis et optisk bilde, et mikroskopbilde og et optisk profilbilde av den indre overflaten av MWC-seksjonen.Som vist i fig.6(a), er den indre overflaten glatt og skinnende, kan reflektere synlig lys og er svært reflekterende.Som vist i fig.6(b), på grunn av metallets deformerbarhet og krystallinske natur, oppstår små mesas og uregelmessigheter på den glatte overflaten. Med tanke på lite areal (<5 μm×5 μm), er ruheten på de fleste overflater mindre enn 1,2 nm (fig. 6(c)). Med tanke på et lite område (<5 μm×5 μm), er ruheten på de fleste overflater mindre enn 1,2 nm (fig. 6(c)). Ввиду малой площади (<5 мкм×5 мкм) шероховатость большей части поверхности составляет менее 1,2 нм (ри)с.). På grunn av det lille arealet (<5 µm×5 µm), er ruheten på det meste av overflaten mindre enn 1,2 nm (fig. 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 большинства поверхностей составляет м. (ритыватость большинства поверхностей составляет 1,2 mnd.(ритывая). Tatt i betraktning det lille området (<5 µm × 5 µm), er ruheten til de fleste overflater mindre enn 1,2 nm (fig. 6(c)).
(a) Optisk bilde, (b) mikroskopbilde og (c) optisk bilde av den indre overflaten av MWC-kuttet.
Som vist i fig.7(a), er den optiske banen LOP i kapillæren bestemt av innfallsvinkelen θ (LOP = LC/sinθ, hvor LC er den fysiske lengden av kapillæren).For Teflon AF-kapillærer fylt med DI H2O må innfallsvinkelen være større enn den kritiske vinkelen på 77,8°, så LOP er mindre enn 1,02 × LC uten ytterligere forbedring3.6.Mens, med MWC, er inneslutningen av lys inne i kapillæren uavhengig av brytningsindeks eller innfallsvinkel, slik at når innfallsvinkelen avtar, kan lysbanen være mye lengre enn lengden på kapillæren (LOP » LC).Som vist i fig.7(b), kan den korrugerte metalloverflaten indusere lysspredning, noe som i stor grad kan øke den optiske banen.
Derfor er det to lysbaner for MWC: direkte lys uten refleksjon (LOP = LC) og sagtannlys med flere refleksjoner mellom sideveggene (LOP » LC).I følge Beers lov kan intensiteten til det transmitterte direkte lyset og sikksakklyset uttrykkes som henholdsvis PS×exp(-α×LC) og PZ×exp(-α×LOP), hvor konstanten α er absorpsjonskoeffisienten, som helt avhenger av blekkkonsentrasjonen.
For høykonsentrasjonsblekk (f.eks. relatert konsentrasjon >1,28 × 10-5), er sikksakklyset sterkt dempet og intensiteten er mye lavere enn for rett lys, på grunn av den store absorpsjonskoeffisienten og dens mye lengre optiske vei. For blekk med høy konsentrasjon (f.eks. relatert konsentrasjon >1,28 × 10-5), er sikksakk-lyset sterkt dempet og intensiteten er mye lavere enn for rett lys, på grunn av den store absorpsjonskoeffisienten og dens mye lengre optiske vei. Для чернил с высокой концентрацией (например, относительная концентрация >1,28 × 10-5) зигзагообразный загообразный загообразный о интенсивность намного ниже, чем у прямого света, из-за большого коэффициента поглощения и горарадиск излучения. For høykonsentrasjonsblekk (f.eks. relativ konsentrasjon >1,28×10-5), er sikksakklyset sterkt dempet og intensiteten er mye lavere enn for direkte lys på grunn av den store absorpsjonskoeffisienten og mye lengre optisk emisjon.spor.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，䅺弿，其弛，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 徺 夿 衰减 徺 夿 ）光 ， 这 是 吸收 系数 大 光学 时间 更。。。 长 长 长 长 长 长 长 鿕 长 长 长 长Для чернил с высокой концентрацией (например, релевантные концентрации >1,28×10-5) зигзагообразтельный свас и его интенсивность намного ниже, чем у прямого света из-за большого коэффициента поглощения и боглощения и боглощения ремени. For blekk med høy konsentrasjon (f.eks. relevante konsentrasjoner >1,28×10-5), er sikksakklyset betydelig dempet og intensiteten er mye lavere enn for direkte lys på grunn av den store absorpsjonskoeffisienten og lengre optiske tid.liten vei.Dermed dominerte direkte lys absorbansbestemmelsen (LOP=LC) og AEF ble holdt konstant på ~7,0. I motsetning til dette, når absorpsjonskoeffisienten reduseres med synkende blekkkonsentrasjon (f.eks. relatert konsentrasjon <1,28 × 10-5), øker intensiteten til sikksakk-lys raskere enn for rett-lys, og da begynner sikksakk-lys å spille en viktigere rolle. I motsetning til dette, når absorpsjonskoeffisienten reduseres med synkende blekkkonsentrasjon (f.eks. relatert konsentrasjon <1,28 × 10-5), øker intensiteten til sikksakk-lys raskere enn for rett-lys, og da begynner sikksakk-lys å spille en viktigere rolle. Напротив, когда коэффициент поглощения уменьшается с уменьшением концентрации чернил (напримнаяситоцентрация, 18. × 10-5), интенсивность зигзагообразного света увеличивается быстрее, чем у прямого света, и заратем на игв ет. Tvert imot, når absorpsjonskoeffisienten synker med synkende blekkkonsentrasjon (for eksempel den relative konsentrasjonen <1,28×10-5), øker intensiteten til sikksakklyset raskere enn det direkte lyset, og deretter begynner sikksakklyset å spille.viktigere rolle.相反，当吸收系数随着墨水浓度的降低而降低时（例如，相关浓度<1.28反店度<1.28反，降低而降低旵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 ， 相兺 浓兺 浓兺 浓兺 浓兺 浓兺 打-2兦 扵1. ， 字形光 的 强度 比 增加 得 更 ， 然后 z 字形光 发挥 作用 比 鸀 丁 重要 重要更 更 更 更 更 HI的角色. И наоборот, когда коэффициент поглощения уменьшается с уменьшением концентрации чернил (наприметюю, соборот я < 1,28×10-5), интенсивность зигзагообразного света увеличивается быстрее, чем прямого, и тогнада зигет более важную роль. Motsatt, når absorpsjonskoeffisienten avtar med synkende blekkkonsentrasjon (for eksempel den tilsvarende konsentrasjonen < 1,28×10-5), øker intensiteten til sikksakklyset raskere enn det direkte lyset, og da begynner sikksakklyset å spille en viktigere rolle.rollekarakter.Derfor kan AEF økes mye mer enn 7,0 på grunn av den optiske banen for sagtann (LOP » LC).Nøyaktige lystransmisjonsegenskaper til MWC kan oppnås ved å bruke bølgeledermodusteori.
I tillegg til å forbedre den optiske banen, bidrar rask prøveveksling også til ultralave deteksjonsgrenser.På grunn av det lille volumet av MCC (0,16 ml), kan tiden som trengs for å bytte og endre løsninger i MCC være mindre enn 20 sekunder.Som vist i figur 5, er den minste detekterbare verdien for AMWC (2,5 × 10–4) 4 ganger lavere enn for Acuvette (1,0 × 10–3).Den raske vekslingen av den flytende løsningen i kapillæren reduserer effekten av systemstøy (f.eks. drift) på nøyaktigheten av absorbansforskjellen sammenlignet med retensjonsløsningen i kyvetten.For eksempel, som vist i fig.3(b)-(d), kan ΔV lett skilles fra et driftsignal på grunn av rask prøveveksling i kapillæren med lite volum.
Som vist i tabell 2 ble en rekke glukoseløsninger i forskjellige konsentrasjoner fremstilt ved bruk av DI H2O som løsningsmiddel.Fargede eller blanke prøver ble fremstilt ved å blande glukoseløsning eller avionisert vann med kromogene løsninger av glukoseoksidase (GOD) og peroksidase (POD) 37 i et fast volumforhold på henholdsvis 3:1.På fig.8 viser optiske fotografier av ni fargede prøver (S2-S10) med glukosekonsentrasjoner fra 2,0 mM (venstre) til 5,12 nM (høyre).Rødhet avtar med synkende glukosekonsentrasjon.
Resultatene av målinger av prøvene 4, 9 og 10 med et MWC-basert fotometer er vist i fig.9(a)-(c), henholdsvis.Som vist i fig.9(c), blir den målte ΔV mindre stabil og øker sakte under målingen ettersom fargen på selve GOD-POD-reagensen (selv uten å tilsette glukose) sakte endres i lyset.Påfølgende ΔV-målinger kan således ikke gjentas for prøver med en glukosekonsentrasjon på mindre enn 5,12 nM (prøve 10), fordi når ΔV er liten nok, kan ustabiliteten til GOD-POD-reagensen ikke lenger neglisjeres.Derfor er deteksjonsgrensen for glukoseløsning 5,12 nM, selv om den tilsvarende ΔV-verdien (0,52 µV) er mye større enn støyverdien (0,03 µV), noe som indikerer at en liten ΔV fortsatt kan detekteres.Denne deteksjonsgrensen kan forbedres ytterligere ved å bruke mer stabile kromogene reagenser.
(a) Måleresultater for prøve 4, (b) prøve 9, og (c) prøve 10 ved bruk av et MWC-basert fotometer.
AMWC-absorbansen kan beregnes ved å bruke de målte Vcolor-, Vblank- og Vdark-verdiene.For en fotodetektor med en forsterkning på 105 Vdark er -0,068 μV.Mål for alle prøver kan settes i tilleggsmaterialet.Til sammenligning ble glukoseprøver også målt med et spektrofotometer og den målte absorbansen til Acuvette nådde en deteksjonsgrense på 0,64 µM (prøve 7) som vist i figur 10.
Forholdet mellom absorbans og konsentrasjon er presentert i figur 11. Med det MWC-baserte fotometeret ble det oppnådd en 125 gangers forbedring i deteksjonsgrense sammenlignet med det kyvettebaserte spektrofotometeret.Denne forbedringen er lavere enn rødblekkanalysen på grunn av den dårlige stabiliteten til GOD-POD-reagensen.En ikke-lineær økning i absorbans ved lave konsentrasjoner ble også observert.
Det MWC-baserte fotometeret er utviklet for ultrasensitiv påvisning av væskeprøver.Den optiske banen kan økes betydelig, og mye lengre enn den fysiske lengden til MWC, fordi lys spredt av de korrugerte glatte metallsideveggene kan holdes inne i kapillæren uavhengig av innfallsvinkelen.Konsentrasjoner så lave som 5,12 nM kan oppnås ved bruk av konvensjonelle GOD-POD-reagenser takket være ny ikke-lineær optisk forsterkning og rask prøvebytte og glukosedeteksjon.Dette kompakte og rimelige fotometeret vil bli mye brukt i biovitenskap og miljøovervåking for sporanalyse.
Som vist i figur 1, består det MWC-baserte fotometeret av en 7 cm lang MWC (innvendig diameter 1,7 mm, ytre diameter 3,18 mm, EP klasse elektropolert indre overflate, SUS316L rustfritt stål kapillær), en 505 nm bølgelengde LED (Thorlabs variabel M505F1), strålebredde ca. DB450C) og to T-kontakter for optisk kommunikasjon og væske inn/ut.T-koblingen er laget ved å feste en gjennomsiktig kvartsplate til et PMMA-rør som MWC- og Peek-rør (0,72 mm ID, 1,6 mm OD, Vici Valco Corp.) er tett innsatt og limt inn i.En treveisventil koblet til Pike-innløpsrøret brukes til å bytte den innkommende prøven.Fotodetektoren kan konvertere den mottatte optiske effekten P til et forsterket spenningssignal N×V (hvor V/P = 1,0 V/W ved 1550 nm, forsterkning N kan justeres manuelt i området 103-107).For korthets skyld brukes V i stedet for N×V som utgangssignal.
Til sammenligning ble et kommersielt spektrofotometer (Agilent Technologies Cary 300-serien med R928 High Efficiency Photomultiplier) med en 1,0 cm kyvettecelle også brukt for å måle absorbansen til væskeprøver.
Den indre overflaten av MWC-kuttet ble undersøkt ved hjelp av en optisk overflateprofiler (ZYGO New View 5022) med en vertikal og lateral oppløsning på henholdsvis 0,1 nm og 0,11 µm.
Alle kjemikalier (analytisk kvalitet, ingen ytterligere rensing) ble kjøpt fra Sichuan Chuangke Biotechnology Co., Ltd. Glukosetestsett inkluderer glukoseoksidase (GOD), peroksidase (POD), 4-aminoantipyrin og fenol, etc. Den kromogene løsningen ble fremstilt ved den vanlige GOD-POD 37-metoden.
Som vist i tabell 2 ble en rekke glukoseløsninger i forskjellige konsentrasjoner fremstilt ved bruk av DI H2O som fortynningsmiddel ved bruk av en seriefortynningsmetode (se tilleggsmaterialer for detaljer).Klargjør fargede eller blanke prøver ved å blande glukoseløsning eller avionisert vann med kromogene løsning i et fast volumforhold på henholdsvis 3:1.Alle prøver ble lagret ved 37°C beskyttet mot lys i 10 minutter før måling.I GOD-POD-metoden blir fargede prøver røde med et absorpsjonsmaksimum ved 505 nm, og absorpsjonen er nesten proporsjonal med glukosekonsentrasjonen.
Som vist i tabell 1 ble en serie røde blekkløsninger (Ostrich Ink Co., Ltd., Tianjin, Kina) fremstilt ved seriefortynningsmetoden ved bruk av DI H2O som løsningsmiddel.
Hvordan sitere denne artikkelen: Bai, M. et al.Kompakt fotometer basert på metallbølgelederkapillærer: for bestemmelse av nanomolare konsentrasjoner av glukose.vitenskapen.5, 10476. doi: 10.1038/srep10476 (2015).
Dress, P. & Franke, H. Øke nøyaktigheten av væskeanalyse og pH-verdikontroll ved hjelp av en væskekjernebølgeleder. Dress, P. & Franke, H. Øke nøyaktigheten av væskeanalyse og pH-verdikontroll ved hjelp av en væskekjernebølgeleder.Dress, P. og Franke, H. Forbedring av nøyaktigheten av væskeanalyse og pH-kontroll med en flytende kjernebølgeleder. 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. og Franke, H. Forbedring av nøyaktigheten av væskeanalyse og pH-kontroll ved hjelp av flytende kjernebølgeledere.Bytt til vitenskap.måler.68, 2167-2171 (1997).
Li, QP, Zhang, J. -Z., Millero, FJ & Hansell, DA Kontinuerlig kolorimetrisk bestemmelse av sporammonium i sjøvann med en langveis væskebølgelederkapillærcelle. Li, QP, Zhang, J.-Z., Millero, FJ & Hansell, DA Kontinuerlig kolorimetrisk bestemmelse av sporammonium i sjøvann med en langveis væskebølgelederkapillærcelle.Lee, KP, Zhang, J.-Z., Millero, FJ og Hansel, DA Kontinuerlig kolorimetrisk bestemmelse av spormengder av ammonium i sjøvann ved bruk av en kapillærcelle med en flytende bølgeleder. 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 og Hansel, DA Kontinuerlig kolorimetrisk bestemmelse av spormengder av ammonium i sjøvann ved bruk av langtrekkende væskebølgelederkapillærer.Kjemi i mars.96, 73–85 (2005).
Páscoa, RNMJ, Tóth, IV & Rangel, AOSS Gjennomgang av nyere anvendelser av væskebølgelederkapillærcellen i strømningsbaserte analyseteknikker for å øke følsomheten til spektroskopiske deteksjonsmetoder. Páscoa, RNMJ, Tóth, IV & Rangel, AOSS Gjennomgang av nyere anvendelser av væskebølgelederkapillærcellen i strømningsbaserte analyseteknikker for å øke følsomheten til spektroskopiske deteksjonsmetoder.Pascoa, RNMJ, Toth, IV og Rangel, AOSS En gjennomgang av nyere anvendelser av væskebølgelederkapillærcellen i strømningsanalyseteknikker for å forbedre følsomheten til spektroskopiske deteksjonsmetoder. 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 灵敏底度 灵敏底度 灵敏度 灵敏灵敏度 灵敏度 灵敏度 灵敏度 灵敏度 灵敏度 灵敏度 灵敏度 灵敏底度 灵敏底 灵度 灵敏度敏度 灵敏度 灵敏度 灵敏度 灵敏度 灵敏度 灵敏度Pascoa, RNMJ, Toth, IV og Rangel, AOSS En gjennomgang av nyere anvendelser av flytende bølgelederkapillærceller i strømningsbaserte analytiske metoder for å øke følsomheten til spektroskopiske deteksjonsmetoder.anus.Chim.Lov 739, 1-13 (2012).
Wen, T., Gao, J., Zhang, J., Bian, B. & Shen, J. Undersøkelse av tykkelsen på Ag, AgI-filmer i kapillæren for hule bølgeledere. Wen, T., Gao, J., Zhang, J., Bian, B. & Shen, J. Undersøkelse av tykkelsen på Ag, AgI-filmer i kapillæren for hule bølgeledere.Wen T., Gao J., Zhang J., Bian B. og Shen J. Undersøkelse av tykkelse på film Ag, AgI i kapillær for hule bølgeledere. 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. Forskning på tykkelsen på tynn film av Ag og AgI i luftkanalen.Wen T., Gao J., Zhang J., Bian B. og Shen J. Undersøkelse av tynnfilmtykkelse Ag, AgI i hule bølgelederkapillærer.Infrarød fysikk.technology 42, 501–508 (2001).
Gimbert, LJ, Haygarth, PM & Worsfold, PJ Bestemmelse av nanomolare konsentrasjoner av fosfat i naturlig vann ved bruk av strømningsinjeksjon med en væskebølgelederkapillærcelle med lang veilengde og faststoffspektrofotometrisk deteksjon. Gimbert, LJ, Haygarth, PM & Worsfold, PJ Bestemmelse av nanomolare konsentrasjoner av fosfat i naturlig vann ved bruk av strømningsinjeksjon med en væskebølgelederkapillærcelle med lang veilengde og faststoffspektrofotometrisk deteksjon.Gimbert, LJ, Haygarth, PM og Worsfold, PJ Bestemmelse av nanomolare fosfatkonsentrasjoner i naturlig vann ved bruk av strømningsinjeksjon med en flytende bølgelederkapillærcelle og faststoffspektrofotometrisk deteksjon. Gimbert, LJ, Haygarth, PM & Worsfold, PJ.纳摩尔浓度的磷酸盐. Gimbert, LJ, Haygarth, PM & Worsfold, PJ Bestemmelse av fosfatkonsentrasjon i naturlig vann ved bruk av en væskesprøyte og langtrekkende væskebølgelederkapillærrør.Gimbert, LJ, Haygarth, PM og Worsfold, PJ Bestemmelse av nanomolar fosfat i naturlig vann ved bruk av injeksjonsstrøm og kapillærbølgeleder med lang optisk vei og faststoffspektrofotometrisk deteksjon.Taranta 71, 1624–1628 (2007).
Belz, M., Dress, P., Sukhitskiy, A. & Liu, S. Linearitet og effektiv optisk banelengde for væskebølgelederkapillærceller. Belz, M., Dress, P., Sukhitskiy, A. & Liu, S. Linearitet og effektiv optisk banelengde for væskebølgelederkapillærceller.Belz M., Dress P., Suhitsky A. og Liu S. Linearitet og effektiv optisk veilengde i væskebølgeledere i kapillærceller. 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. Lineariteten og den effektive lengden av flytende vann.Belz M., Dress P., Suhitsky A. og Liu S. Lineær og effektiv optisk veilengde i kapillærcellevæskebølge.SPIE 3856, 271–281 (1999).
Dallas, T. & Dasgupta, PK Lys ved enden av tunnelen: nylige analytiske anvendelser av væskekjernebølgeledere. Dallas, T. & Dasgupta, PK Lys ved enden av tunnelen: nylige analytiske anvendelser av væskekjernebølgeledere.Dallas, T. og Dasgupta, PK Lys ved enden av tunnelen: nylige analytiske anvendelser av væskekjernebølgeledere. Dallas, T. & Dasgupta, PK Lys i enden av tunnelen：液芯波导的最新分析应用。 Dallas, T. & Dasgupta, PK Lys i enden av tunnelen：液芯波导的最新分析应用。Dallas, T. og Dasgupta, PK Lys i enden av tunnelen: den siste analytiske anvendelsen av væskekjernebølgeledere.TrAC, trendanalyse.Kjemisk.23, 385–392 (2004).
Ellis, PS, Gentle, BS, Grace, MR & McKelvie, ID En allsidig fotometrisk deteksjonscelle for total intern refleksjon for strømningsanalyse. Ellis, PS, Gentle, BS, Grace, MR & McKelvie, ID En allsidig fotometrisk deteksjonscelle for total intern refleksjon for strømningsanalyse.Ellis, PS, Gentle, BS, Grace, MR og McKelvey, ID Universal fotometrisk total intern refleksjonscelle for strømningsanalyse. 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 og McKelvey, ID Universal TIR fotometrisk celle for strømningsanalyse.Taranta 79, 830–835 (2009).
Ellis, PS, Lyddy-Meaney, AJ, Worsfold, PJ & McKelvie, ID Multirefleksjon fotometrisk strømningscelle for bruk i strømningsinjeksjonsanalyse av elvemunningsvann. Ellis, PS, Lyddy-Meaney, AJ, Worsfold, PJ & McKelvie, ID Multirefleksjon fotometrisk strømningscelle for bruk i strømningsinjeksjonsanalyse av elvemunningsvann.Ellis, PS, Liddy-Minnie, AJ, Worsfold, PJ og McKelvey, ID En fotometrisk strømningscelle med multireflektans for bruk i strømningsanalyse av elvemunningsvann. 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。析 Ellis, PS, Lyddy-Meaney, AJ, Worsfold, PJ & McKelvie, ID.Ellis, PS, Liddy-Minnie, AJ, Worsfold, PJ og McKelvey, ID En fotometrisk strømningscelle med multireflektans for strømningsinjeksjonsanalyse i elvemunningsvann.anus Chim.Acta 499, 81-89 (2003).
Pan, J. -Z., Yao, B. & Fang, Q. Håndholdt fotometer basert på væskekjernebølgelederabsorpsjonsdeteksjon for prøver i nanoliterskala. Pan, J.-Z., Yao, B. & Fang, Q. Håndholdt fotometer basert på væskekjernebølgelederabsorpsjonsdeteksjon for prøver i nanoliterskala.Pan, J.-Z., Yao, B. og Fang, K. Et håndholdt fotometer basert på væskekjernebølgelengdeabsorpsjonsdeteksjon for prøver i nanoliterskala. 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. Basert på 液芯波波水水水油法的纳法手手手持光度计。Pan, J.-Z., Yao, B. og Fang, K. Et håndholdt fotometer med en prøve i nanoskala basert på deteksjon av absorpsjon i en væskekjernebølge.anus Kjemisk.82, 3394–3398 (2010).
Zhang, J.-Z.Øk følsomheten til injeksjonsstrømanalyse ved å bruke en kapillærstrømningscelle med lang optisk bane for spektrofotometrisk deteksjon.anus.vitenskapen.22, 57–60 (2006).
D'Sa, EJ & Steward, RG Anvendelse av flytende kapillærbølgeleder i absorbansspektroskopi (Svar på kommentaren fra Byrne og Kaltenbacher). D'Sa, EJ & Steward, RG Anvendelse av flytende kapillærbølgeleder i absorbansspektroskopi (Svar på kommentaren fra Byrne og Kaltenbacher).D'Sa, EJ og Steward, RG Anvendelser av flytende kapillære bølgeledere i absorpsjonsspektroskopi (Svar på kommentarer av Byrne og 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 Anvendelse av flytende 毛绿波波对在absorpsjonsspektrum（回复Byrne和Kaltenbacher的评论）.D'Sa, EJ og Steward, RG Flytende kapillære bølgeledere for absorpsjonsspektroskopi (som svar på kommentarer fra Byrne og Kaltenbacher).limonol.Oceanograf.46, 742–745 (2001).
Khijwania, SK & Gupta, BD Fiberoptisk evanescent feltabsorpsjonssensor: Effekt av fiberparametere og geometri til sonden. Khijwania, SK & Gupta, BD Fiberoptisk evanescent feltabsorpsjonssensor: Effekt av fiberparametere og geometri til sonden.Hijvania, SK og Gupta, BD Fiberoptisk Evanescent Field Absorption Sensor: Påvirkning av fiberparametere og sondegeometri. 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 og Gupta, BDHijvania, SK og Gupta, BD Evanescent feltabsorpsjon fiberoptiske sensorer: påvirkning av fiberparametere og sondegeometri.Optics and Quantum Electronics 31, 625–636 (1999).
Biedrzycki, S., Buric, MP, Falk, J. & Woodruff, SD Vinkelutgang fra hule, metallforede, bølgeleder Raman-sensorer. Biedrzycki, S., Buric, MP, Falk, J. & Woodruff, SD Vinkelutgang fra hule, metallforede, bølgeleder Raman-sensorer.Bedjitsky, S., Burich, MP, Falk, J. og Woodruff, SD Vinkelutgang av hulbølgeleder Raman-sensorer med metallforing. 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. og Woodruff, SD Vinkelutgang fra en Raman-sensor med en bølgeleder av bare metall.søknad om å velge 51, 2023-2025 (2012).
Harrington, JA En oversikt over hule bølgeledere for IR-overføring.fiberintegrasjon.å velge.19, 211–227 (2000).