Salamat sa pagbisita sa Nature.com.Ang bersyon ng browser na iyong ginagamit ay may limitadong suporta sa CSS.Para sa pinakamagandang karanasan, inirerekomenda namin na gumamit ka ng na-update na browser (o huwag paganahin ang Compatibility Mode sa Internet Explorer).Pansamantala, upang matiyak ang patuloy na suporta, ire-render namin ang site nang walang mga istilo at JavaScript.
Ang pagsusuri ng bakas ng mga sample ng likido ay may malawak na hanay ng mga aplikasyon sa mga agham ng buhay at pagsubaybay sa kapaligiran.Sa gawaing ito, nakagawa kami ng isang compact at murang photometer batay sa mga metal waveguide capillaries (MCCs) para sa ultrasensitive na pagtukoy ng absorption.Ang optical path ay maaaring tumaas nang malaki, at mas mahaba kaysa sa pisikal na haba ng MWC, dahil ang liwanag na nakakalat ng mga corrugated na makinis na metal na sidewall ay maaaring mapaloob sa loob ng capillary anuman ang anggulo ng saklaw.Maaaring makamit ang mga konsentrasyon na kasingbaba ng 5.12 nM gamit ang mga karaniwang chromogenic reagents dahil sa bagong non-linear optical amplification at mabilis na sample switching at glucose detection.
Ang photometry ay malawakang ginagamit para sa pagsusuri ng bakas ng mga sample ng likido dahil sa kasaganaan ng magagamit na mga chromogenic reagents at semiconductor optoelectronic na aparato1,2,3,4,5.Kung ikukumpara sa tradisyonal na cuvette-based absorbance determination, ang liquid waveguide (LWC) capillaries ay sumasalamin (TIR) ​​​​sa pamamagitan ng pagpapanatili ng probe light sa loob ng capillary1,2,3,4,5.Gayunpaman, nang walang karagdagang pagpapabuti, ang optical path ay malapit lamang sa pisikal na haba ng LWC3.6, at ang pagtaas ng haba ng LWC na lampas sa 1.0 m ay magdurusa mula sa malakas na pagpapahina ng liwanag at isang mataas na panganib ng mga bula, atbp.3, 7. Tungkol sa iminungkahing multi-reflection cell para sa mga pagpapabuti ng optical path, ang limitasyon ng pagtuklas ay pinabuting lamang ng isang kadahilanan na 2.5-8.9.
Kasalukuyang mayroong dalawang pangunahing uri ng LWC, lalo na ang Teflon AF capillaries (nagkakaroon ng refractive index na lamang ~1.3, na mas mababa kaysa sa tubig) at silica capillaries na pinahiran ng Teflon AF o metal films1,3,4.Upang makamit ang TIR sa interface sa pagitan ng mga dielectric na materyales, ang mga materyales na may mababang refractive index at mataas na anggulo ng saklaw ng liwanag ay kinakailangan3,6,10.Sa paggalang sa Teflon AF capillaries, ang Teflon AF ay breathable dahil sa porous na istraktura nito3,11 at maaaring sumipsip ng maliit na halaga ng mga substance sa mga sample ng tubig.Para sa mga quartz capillaries na pinahiran sa labas ng Teflon AF o metal, ang refractive index ng quartz (1.45) ay mas mataas kaysa sa karamihan ng likidong sample (hal. 1.33 para sa tubig)3,6,12,13.Para sa mga capillary na pinahiran ng isang metal film sa loob, ang mga katangian ng transportasyon ay pinag-aralan14,15,16,17,18, ngunit ang proseso ng patong ay kumplikado, ang ibabaw ng metal film ay may magaspang at buhaghag na istraktura4,19.
Bilang karagdagan, ang mga komersyal na LWC (AF Teflon Coated Capillaries at AF Teflon Coated Silica Capillaries, World Precision Instruments, Inc.) ay may ilang iba pang disadvantages, tulad ng: para sa mga fault..Ang malaking dead volume ng TIR3,10, (2) T-connector (upang ikonekta ang mga capillary, fibers, at inlet/outlet tubes) ay maaaring maka-trap ng mga bula ng hangin10.
Kasabay nito, ang pagpapasiya ng mga antas ng glucose ay napakahalaga para sa pagsusuri ng diabetes, cirrhosis ng atay at sakit sa isip20.at maraming paraan ng pagtuklas gaya ng photometry (kabilang ang spectrophotometry 21, 22, 23, 24, 25 at colorimetry sa papel 26, 27, 28), galvanometry 29, 30, 31, fluorometry 32, 33, 34, 35, opticalson polarimetry 36, surface plasmon re.37, Fabry-Perot cavity 38, electrochemistry 39 at capillary electrophoresis 40,41 at iba pa.Gayunpaman, karamihan sa mga pamamaraang ito ay nangangailangan ng mamahaling kagamitan, at ang pagtuklas ng glucose sa ilang mga nanomolar na konsentrasyon ay nananatiling isang hamon (halimbawa, para sa mga pagsukat ng photometric21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, ang pinakamababang konsentrasyon ng glucose).ang limitasyon ay 30 nM lamang nang ang Prussian blue nanoparticle ay ginamit bilang peroxidase mimics).Ang mga pagsusuri ng nanomolar glucose ay madalas na kinakailangan para sa antas ng molekular na pag-aaral ng cellular tulad ng pagsugpo sa paglaki ng kanser sa prostate ng tao42 at ang pag-uugali ng pag-aayos ng CO2 ng Prochlorococcus sa karagatan.
Sa artikulong ito, isang compact, murang photometer batay sa isang metal waveguide capillary (MWC), isang SUS316L stainless steel na capillary na may electropolish na panloob na ibabaw, ay binuo para sa ultrasensitive absorption determination.Dahil ang liwanag ay maaaring makulong sa loob ng mga metal na capillary anuman ang anggulo ng saklaw, ang optical path ay maaaring tumaas nang malaki sa pamamagitan ng liwanag na nakakalat sa mga corrugated at makinis na ibabaw ng metal, at mas mahaba kaysa sa pisikal na haba ng MWC.Bilang karagdagan, ang isang simpleng T-connector ay idinisenyo para sa optical connection at fluid inlet/outlet para mabawasan ang dead volume at maiwasan ang bubble entrapment.Para sa 7 cm MWC photometer, ang limitasyon sa pagtuklas ay napabuti ng humigit-kumulang 3000 beses kumpara sa komersyal na spectrophotometer na may 1 cm na cuvette dahil sa bagong pagpapahusay ng non-linear optical path at mabilis na paglipat ng sample, at ang glucose detection concentration ay maaari ding makamit.5.12 nM lamang gamit ang mga karaniwang chromogenic reagents.
Gaya ng ipinapakita sa Figure 1, ang MWC-based na photometer ay binubuo ng 7 cm ang haba na MWC na may EP grade electropolished inner surface, isang 505 nm LED na may lens, isang adjustable gain photodetector, at dalawa para sa optical coupling at liquid input.Lumabas.Ang isang three-way valve na konektado sa Pike inlet tube ay ginagamit upang ilipat ang papasok na sample.Ang Peek tube ay umaangkop nang husto sa quartz plate at MWC, kaya ang dead volume sa T-connector ay pinananatiling minimum, na epektibong pumipigil sa mga bula ng hangin na ma-trap.Bilang karagdagan, ang collimated beam ay madaling at mahusay na maipasok sa MWC sa pamamagitan ng T-piece quartz plate.
Ang beam at liquid sample ay ipinapasok sa MCC sa pamamagitan ng T-piece, at ang beam na dumadaan sa MCC ay tinatanggap ng isang photodetector.Ang mga papasok na solusyon ng mga stain o blangko na sample ay halili na ipinapasok sa ICC sa pamamagitan ng isang three-way valve.Ayon sa batas ng Beer, ang optical density ng isang may kulay na sample ay maaaring kalkulahin mula sa equation.1.10
kung saan ang Vcolor at Vblank ay ang mga output signal ng photodetector kapag ang kulay at mga blangkong sample ay ipinakilala sa MCC, ayon sa pagkakabanggit, at ang Vdark ay ang background signal ng photodetector kapag ang LED ay naka-off.Ang pagbabago sa output signal ΔV = Vcolor–Vblank ay maaaring masukat sa pamamagitan ng paglipat ng mga sample.Ayon sa equation.Gaya ng ipinapakita sa Figure 1, kung ang ΔV ay mas maliit kaysa sa Vblank–Vdark, kapag gumagamit ng sampling switching scheme, ang maliliit na pagbabago sa Vblank (hal. drift) ay maaaring magkaroon ng kaunting epekto sa halaga ng AMWC.
Upang ihambing ang pagganap ng MWC-based na photometer sa cuvette-based na spectrophotometer, isang pulang tinta na solusyon ang ginamit bilang sample ng kulay dahil sa mahusay nitong katatagan ng kulay at magandang concentration-absorbance linearity, DI H2O bilang isang blangkong sample..Tulad ng ipinapakita sa Talahanayan 1, isang serye ng mga pulang solusyon sa tinta ang inihanda ng serial dilution method gamit ang DI H2O bilang solvent.Ang kamag-anak na konsentrasyon ng sample 1 (S1), undiluted orihinal na pulang pintura, ay tinutukoy bilang 1.0.Sa fig.Ipinapakita ng Figure 2 ang mga optical na litrato ng 11 pulang sample ng tinta (S4 hanggang S14) na may mga kamag-anak na konsentrasyon (nakalista sa Talahanayan 1) mula 8.0 × 10–3 (kaliwa) hanggang 8.2 × 10–10 (kanan).
Ang mga resulta ng pagsukat para sa sample 6 ay ipinapakita sa Fig.3(a).Ang mga punto ng paglipat sa pagitan ng stained at blangko na mga sample ay minarkahan sa figure sa pamamagitan ng double arrow "↔".Makikita na ang output boltahe ay mabilis na tumataas kapag lumilipat mula sa mga sample ng kulay sa mga blangkong sample at vice versa.Ang Vcolor, Vblank at ang kaukulang ΔV ay maaaring makuha tulad ng ipinapakita sa figure.
(a) Mga resulta ng pagsukat para sa sample 6, (b) sample 9, (c) sample 13, at (d) sample 14 gamit ang isang MWC-based na photometer.
Ang mga resulta ng pagsukat para sa mga sample 9, 13, at 14 ay ipinapakita sa Fig.3(b)-(d), ayon sa pagkakabanggit.Tulad ng ipinapakita sa Figure 3(d), ang sinusukat na ΔV ay 5 nV lamang, na halos 3 beses ang halaga ng ingay (2 nV).Ang isang maliit na ΔV ay mahirap makilala sa ingay.Kaya, ang limitasyon ng pagtuklas ay umabot sa isang kamag-anak na konsentrasyon ng 8.2 × 10-10 (sample 14).Sa tulong ng mga equation.1. Maaaring kalkulahin ang pagsipsip ng AMWC mula sa mga sinusukat na halaga ng Vcolor, Vblank at Vdark.Para sa isang photodetector na may pakinabang na 104 Vdark ay -0.68 μV.Ang mga resulta ng pagsukat para sa lahat ng mga sample ay ibinubuod sa Talahanayan 1 at makikita sa pandagdag na materyal.Tulad ng ipinapakita sa Talahanayan 1, ang pagsipsip na matatagpuan sa matataas na konsentrasyon ay nabubusog, kaya ang pagsipsip na higit sa 3.7 ay hindi masusukat gamit ang mga spectrometer na nakabatay sa MWC.
Para sa paghahambing, ang isang pulang sample ng tinta ay sinusukat din gamit ang isang spectrophotometer at ang sinusukat na pagsipsip ng Acuvette ay ipinapakita sa Figure 4. Ang mga halaga ng Acuvette sa 505 nm (tulad ng ipinapakita sa Talahanayan 1) ay nakuha sa pamamagitan ng pagtukoy sa mga curve ng mga sample 10, 11, o 12 (tulad ng ipinapakita sa inset).sa Fig. 4) bilang baseline.Tulad ng ipinakita, ang limitasyon ng pagtuklas ay umabot sa isang kamag-anak na konsentrasyon ng 2.56 x 10-6 (sample 9) dahil ang mga curve ng pagsipsip ng mga sample 10, 11 at 12 ay hindi nakikilala sa bawat isa.Kaya, kapag gumagamit ng MWC-based na photometer, ang limitasyon sa pagtuklas ay napabuti ng isang factor na 3125 kumpara sa cuvette-based spectrophotometer.
Dependence absorption-concentration ay ipinakita sa Fig.5.Para sa mga sukat ng cuvette, ang absorbance ay proporsyonal sa konsentrasyon ng tinta sa haba ng landas na 1 cm.Samantalang, para sa mga sukat na nakabatay sa MWC, ang isang hindi linear na pagtaas sa pagsipsip ay naobserbahan sa mababang konsentrasyon.Ayon sa batas ng Beer, ang pagsipsip ay proporsyonal sa haba ng optical path, kaya ang nakuhang absorption AEF (tinukoy bilang AEF = AMWC/Acuvette sa parehong konsentrasyon ng tinta) ay ang ratio ng MWC sa haba ng optical path ng cuvette.Gaya ng ipinapakita sa Figure 5, sa matataas na konsentrasyon, ang pare-parehong AEF ay nasa paligid ng 7.0, na makatwiran dahil ang haba ng MWC ay eksaktong 7 beses ang haba ng isang 1 cm cuvette. Gayunpaman, sa mababang konsentrasyon (kaugnay na konsentrasyon <1.28 × 10-5 ), tumataas ang AEF nang bumababa ang konsentrasyon at aabot sa halagang 803 sa nauugnay na konsentrasyon na 8.2 × 10-10 sa pamamagitan ng pag-extrapolate sa curve ng pagsukat na nakabatay sa cuvette. Gayunpaman, sa mababang konsentrasyon (kaugnay na konsentrasyon <1.28 × 10-5 ), tumataas ang AEF nang bumababa ang konsentrasyon at aabot sa halagang 803 sa nauugnay na konsentrasyon na 8.2 × 10-10 sa pamamagitan ng pag-extrapolate sa curve ng pagsukat na nakabatay sa cuvette. Однако при низких концентрациях (относительная концентрация <1,28 × 10–5) AEF увелижчивается с уменьшениег ткрацием значения 803 при относительной концентрации 8,2 × 10–10 при экстраполяции кривой измерения на основе кюветы. Gayunpaman, sa mababang konsentrasyon (relative concentration <1.28 × 10–5), ang AEF ay tumataas nang bumababa ang konsentrasyon at maaaring umabot sa halagang 803 sa isang relatibong konsentrasyon na 8.2 × 10–10 kapag na-extrapolated mula sa isang cuvette-based measurement curve.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，并且城于行测量曲线，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 ， 并且 通政测量 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 уменьшениетрации страцим ции кривой измерения на основе кюветы она достигает значения относительной концентрации 8,2 × 10–10 803 . Gayunpaman, sa mababang konsentrasyon (mga nauugnay na konsentrasyon <1.28 × 10-5) ang AED ay tumataas nang bumababa ang konsentrasyon, at kapag na-extrapolated mula sa isang cuvette-based measurement curve, umabot ito sa isang relatibong halaga ng konsentrasyon na 8.2 × 10–10 803 .Nagreresulta ito sa isang katumbas na optical path na 803 cm (AEF × 1 cm), na mas mahaba kaysa sa pisikal na haba ng MWC, at mas mahaba pa kaysa sa pinakamahabang available na komersyal na LWC (500 cm mula sa World Precision Instruments, Inc.).Ang Doko Engineering LLC ay may haba na 200 cm).Ang non-linear na pagtaas na ito sa pagsipsip sa LWC ay hindi pa naiulat dati.
Sa fig.6(a)-(c) ay nagpapakita ng isang optical na imahe, isang mikroskopyo na imahe, at isang optical profiler na imahe ng panloob na ibabaw ng seksyon ng MWC, ayon sa pagkakabanggit.Gaya ng ipinapakita sa fig.6(a), ang panloob na ibabaw ay makinis at makintab, maaaring magpakita ng nakikitang liwanag, at lubos na mapanimdim.Gaya ng ipinapakita sa fig.6(b), dahil sa deformability at mala-kristal na katangian ng metal, lumilitaw ang maliliit na mesa at iregularidad sa makinis na ibabaw. Sa pagtingin sa maliit na lugar (<5 μm × 5 μm), ang gaspang ng karamihan sa ibabaw ay mas mababa sa 1.2 nm (Larawan 6(c)). Sa pagtingin sa isang maliit na lugar (<5 μm × 5 μm), ang gaspang ng karamihan sa ibabaw ay mas mababa sa 1.2 nm (Larawan 6(c)). Ввиду малой площади (<5 мкм×5 мкм) шероховатость большей части поверхности составляет менее 1,2 нм (рис. 6(). Dahil sa maliit na lugar (<5 µm×5 µm), ang gaspang ng karamihan sa ibabaw ay mas mababa sa 1.2 nm (Larawan 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 менее (1,2 нм). Isinasaalang-alang ang maliit na lugar (<5 µm × 5 µm), ang gaspang ng karamihan sa mga ibabaw ay mas mababa sa 1.2 nm (Larawan 6(c)).
(a) Optical na imahe, (b) mikroskopyo na imahe, at (c) optical na imahe ng panloob na ibabaw ng MWC cut.
Gaya ng ipinapakita sa fig.7(a), ang optical path na LOP sa capillary ay tinutukoy ng anggulo ng saklaw θ (LOP = LC/sinθ, kung saan ang LC ay ang pisikal na haba ng capillary).Para sa Teflon AF capillaries na puno ng DI H2O, ang anggulo ng insidente ay dapat na mas malaki kaysa sa kritikal na anggulo na 77.8°, kaya ang LOP ay mas mababa sa 1.02 × LC nang walang karagdagang pagpapabuti3.6.Sapagkat, sa MWC, ang pagkakakulong ng liwanag sa loob ng capillary ay independiyente sa refractive index o angle of incidence, kaya habang bumababa ang anggulo ng insidente, ang daanan ng liwanag ay maaaring mas mahaba kaysa sa haba ng capillary (LOP »LC).Gaya ng ipinapakita sa fig.7(b), ang corrugated metal na ibabaw ay maaaring magdulot ng liwanag na scattering, na maaaring lubos na magpapataas ng optical path.
Samakatuwid, mayroong dalawang liwanag na landas para sa MWC: direktang liwanag na walang repleksyon (LOP = LC) at lagari na ilaw na may maraming pagmuni-muni sa pagitan ng mga dingding sa gilid (LOP » LC).Ayon sa batas ng Beer, ang intensity ng direktang ipinadala at zigzag na ilaw ay maaaring ipahayag bilang PS×exp(-α×LC) at PZ×exp(-α×LOP) ayon sa pagkakabanggit, kung saan ang pare-parehong α ay ang absorption coefficient, na ganap na nakasalalay sa konsentrasyon ng tinta.
Para sa mataas na konsentrasyon ng tinta (hal., nauugnay na konsentrasyon >1.28 × 10-5), ang zigzag-light ay lubos na pinahina at ang intensity nito ay mas mababa kaysa sa straight-light, dahil sa malaking absorption-coefficient at ang mas mahabang optical-path nito. Para sa mataas na konsentrasyon ng tinta (hal., nauugnay na konsentrasyon >1.28 × 10-5), ang zigzag-light ay lubos na pinahina at ang intensity nito ay mas mababa kaysa sa straight-light, dahil sa malaking absorption-coefficient at ang mas mahabang optical- path nito. Для чернил с высокой концентрацией (halimbawa, относительная концентрация >1,28 × 10-5) зигзагообразный гилет слун тенсивность намного ниже, чем у прямого света, из-за большого коэффициента поглощения и гораздо болетиго длинучок Para sa mataas na konsentrasyon ng tinta (hal. relatibong konsentrasyon >1.28×10-5), ang zigzag na ilaw ay malakas na pinahina at ang intensity nito ay mas mababa kaysa sa direktang liwanag dahil sa malaking koepisyent ng pagsipsip at mas mahabang optical emission.subaybayan.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，其强度远于与低住收系数大，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 ， 佉度这 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 (halimbawa, релевантные концентрации >1,28×10-5) зигзагообразный светельзнабил интенсивность намного ниже, чем у прямого света из-за большого коэффициента поглощения и более длительпногоч. Para sa mataas na konsentrasyon ng mga tinta (hal., nauugnay na mga konsentrasyon >1.28×10-5), ang zigzag na ilaw ay makabuluhang pinahina at ang intensity nito ay mas mababa kaysa sa direktang liwanag dahil sa malaking koepisyent ng pagsipsip at mas mahabang optical time.maliit na daan.Kaya, pinangungunahan ng direktang ilaw ang pagpapasiya ng pagsipsip (LOP = LC) at ang AEF ay pinananatiling pare-pareho sa ~7.0. Sa kabaligtaran, kapag ang absorption-coefficient ay nabawasan sa pagbaba ng konsentrasyon ng tinta (hal., nauugnay na konsentrasyon <1.28 × 10-5), ang intensity ng zigzag-light ay tumataas nang mas mabilis kaysa sa straight-light at pagkatapos ay ang zigzag-light ay nagsisimulang gumanap ng mas mahalagang papel. Sa kabaligtaran, kapag ang absorption-coefficient ay nabawasan sa pagbaba ng konsentrasyon ng tinta (hal., nauugnay na konsentrasyon <1.28 × 10-5), ang intensity ng zigzag-light ay tumataas nang mas mabilis kaysa sa straight-light at pagkatapos ay ang zigzag-light ay nagsisimulang gumanap ng mas mahalagang papel. Напротив, когда коэффициент поглощения уменьшается с уменьшением концентрации чернил (например, относитель-2, относитель-2 ), интенсивность зигзагообразного света увеличивается быстрее, чем у прямого света, и затем начинает играыть збигратза. Sa kabaligtaran, kapag bumababa ang koepisyent ng pagsipsip sa pagbaba ng konsentrasyon ng tinta (halimbawa, ang kamag-anak na konsentrasyon <1.28×10-5), ang intensity ng zigzag light ay tumataas nang mas mabilis kaysa sa direktang liwanag, at pagkatapos ay magsisimulang tumugtog ang zigzag light.mas mahalagang papel.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<1.28×10-5）度創度前度增加得更快，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 ， 关 浓度 ， 关 浓度 ， 1-2 × 1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 重更要 重更要更 更 HI的角色。 И наоборот, когда коэффициент поглощения уменьшается с уменьшением концентрации чернил (например, соотютвется 8×10-5) роль. Sa kabaligtaran, kapag bumababa ang koepisyent ng pagsipsip sa pagbaba ng konsentrasyon ng tinta (halimbawa, ang kaukulang konsentrasyon <1.28×10-5), ang intensity ng zigzag light ay tumataas nang mas mabilis kaysa sa direktang liwanag, at pagkatapos ay ang zigzag light ay nagsisimulang gumanap ng isang mas mahalagang papel.karakter ng papel.Samakatuwid, dahil sa sawtooth optical path (LOP »LC), ang AEF ay maaaring tumaas ng higit sa 7.0.Ang mga tumpak na katangian ng paghahatid ng liwanag ng MWC ay maaaring makuha gamit ang teorya ng waveguide mode.
Bilang karagdagan sa pagpapabuti ng optical path, ang mabilis na sample switching ay nag-aambag din sa napakababang mga limitasyon sa pagtuklas.Dahil sa maliit na volume ng MCC (0.16 ml), ang oras na kailangan para lumipat at magpalit ng mga solusyon sa MCC ay maaaring mas mababa sa 20 segundo.Tulad ng ipinapakita sa Figure 5, ang pinakamababang nakikitang halaga ng AMWC (2.5 × 10–4) ay 4 na beses na mas mababa kaysa sa Acuvette (1.0 × 10–3).Ang mabilis na paglipat ng dumadaloy na solusyon sa capillary ay binabawasan ang epekto ng ingay ng system (hal. drift) sa katumpakan ng pagkakaiba ng absorbance kumpara sa retention solution sa cuvette.Halimbawa, tulad ng ipinapakita sa fig.3(b)-(d), ang ΔV ay madaling makilala mula sa isang drift signal dahil sa mabilis na paglipat ng sample sa maliit na volume na capillary.
Tulad ng ipinakita sa Talahanayan 2, ang isang hanay ng mga solusyon sa glucose sa iba't ibang mga konsentrasyon ay inihanda gamit ang DI H2O bilang solvent.Ang mga stained o blankong sample ay inihanda sa pamamagitan ng paghahalo ng glucose solution o deionized na tubig na may chromogenic solution ng glucose oxidase (GOD) at peroxidase (POD) 37 sa isang fixed volume ratio na 3:1, ayon sa pagkakabanggit.Sa fig.8 ay nagpapakita ng mga optical na litrato ng siyam na mga sample na may batik (S2-S10) na may mga konsentrasyon ng glucose mula 2.0 mM (kaliwa) hanggang 5.12 nM (kanan).Bumababa ang pamumula sa pagbaba ng konsentrasyon ng glucose.
Ang mga resulta ng mga sukat ng mga sample 4, 9, at 10 na may isang MWC-based na photometer ay ipinapakita sa Fig.9(a)-(c), ayon sa pagkakabanggit.Gaya ng ipinapakita sa fig.9(c), ang sinusukat na ΔV ay nagiging hindi gaanong matatag at dahan-dahang tumataas sa panahon ng pagsukat habang ang kulay ng GOD-POD reagent mismo (kahit na walang pagdaragdag ng glucose) ay dahan-dahang nagbabago sa liwanag.Kaya, ang sunud-sunod na pagsukat ng ΔV ay hindi maaaring ulitin para sa mga sample na may konsentrasyon ng glucose na mas mababa sa 5.12 nM (sample 10), dahil kapag ang ΔV ay sapat na maliit, ang kawalang-tatag ng GOD-POD reagent ay hindi na mapabayaan.Samakatuwid, ang limitasyon ng pagtuklas para sa solusyon ng glucose ay 5.12 nM, bagaman ang katumbas na halaga ng ΔV (0.52 µV) ay mas malaki kaysa sa halaga ng ingay (0.03 µV), na nagpapahiwatig na ang isang maliit na ΔV ay maaari pa ring makita.Ang limitasyon sa pagtuklas na ito ay maaaring higit pang mapabuti sa pamamagitan ng paggamit ng mas matatag na chromogenic reagents.
(a) Mga resulta ng pagsukat para sa sample 4, (b) sample 9, at (c) sample 10 gamit ang isang MWC-based na photometer.
Ang pagsipsip ng AMWC ay maaaring kalkulahin gamit ang sinusukat na mga halaga ng Vcolor, Vblank at Vdark.Para sa isang photodetector na may pakinabang na 105 Vdark ay -0.068 μV.Ang mga sukat para sa lahat ng mga sample ay maaaring itakda sa pandagdag na materyal.Para sa paghahambing, ang mga sample ng glucose ay sinusukat din gamit ang isang spectrophotometer at ang sinusukat na absorbance ng Acuvette ay umabot sa limitasyon ng pagtuklas na 0.64 µM (sample 7) tulad ng ipinapakita sa Figure 10.
Ang kaugnayan sa pagitan ng pagsipsip at konsentrasyon ay ipinakita sa Figure 11. Gamit ang MWC-based na photometer, isang 125-fold na pagpapabuti sa limitasyon ng pagtuklas ay nakamit kumpara sa cuvette-based spectrophotometer.Ang pagpapabuti na ito ay mas mababa kaysa sa red ink assay dahil sa mahinang katatagan ng GOD-POD reagent.Ang isang non-linear na pagtaas sa absorbance sa mababang konsentrasyon ay naobserbahan din.
Ang MWC-based na photometer ay binuo para sa ultra-sensitive na pagtuklas ng mga sample ng likido.Ang optical path ay maaaring tumaas nang malaki, at mas mahaba kaysa sa pisikal na haba ng MWC, dahil ang liwanag na nakakalat ng mga corrugated na makinis na metal na sidewall ay maaaring mapaloob sa loob ng capillary anuman ang anggulo ng saklaw.Maaaring makamit ang mga konsentrasyon na kasingbaba ng 5.12 nM gamit ang mga conventional GOD-POD reagents salamat sa bagong non-linear optical amplification at mabilis na sample switching at glucose detection.Ang compact at murang photometer na ito ay malawakang gagamitin sa mga life science at environmental monitoring para sa trace analysis.
Tulad ng ipinapakita sa Figure 1, ang MWC-based na photometer ay binubuo ng 7 cm ang haba ng MWC (inner diameter 1.7 mm, outer diameter 3.18 mm, EP class electropolished inner surface, SUS316L stainless steel capillary), isang 505 nm wavelength na LED (Thorlabs M505F1), at mga variable na 6.deam4C na pagkalat ng photo. ) at dalawang T-connector para sa optical na komunikasyon at likidong papasok/labas.Ang T-connector ay ginawa sa pamamagitan ng pagbubuklod ng isang transparent na quartz plate sa isang PMMA tube kung saan ang mga MWC at Peek tubes (0.72 mm ID, 1.6 mm OD, Vici Valco Corp.) ay mahigpit na ipinasok at nakadikit.Ang isang three-way valve na konektado sa Pike inlet tube ay ginagamit upang ilipat ang papasok na sample.Maaaring i-convert ng photodetector ang natanggap na optical power P sa isang amplified voltage signal N×V (kung saan ang V/P = 1.0 V/W sa 1550 nm, ang gain N ay maaaring manu-manong i-adjust sa hanay na 103-107).Para sa kaiklian, V ang ginagamit sa halip na N×V bilang output signal.
Sa paghahambing, ginamit din ang isang komersyal na spectrophotometer (serye ng Agilent Technologies Cary 300 na may R928 High Efficiency Photomultiplier) na may 1.0 cm cuvette cell upang sukatin ang absorbance ng mga sample ng likido.
Ang panloob na ibabaw ng MWC cut ay sinuri gamit ang isang optical surface profiler (ZYGO New View 5022) na may vertical at lateral na resolusyon na 0.1 nm at 0.11 µm, ayon sa pagkakabanggit.
Ang lahat ng mga kemikal (analytical grade, walang karagdagang purification) ay binili mula sa Sichuan Chuangke Biotechnology Co., Ltd. Kasama sa mga glucose test kit ang glucose oxidase (GOD), peroxidase (POD), 4-aminoantipyrine at phenol, atbp. Ang chromogenic solution ay inihanda sa pamamagitan ng karaniwang pamamaraan ng GOD-POD 37.
Tulad ng ipinakita sa Talahanayan 2, ang isang hanay ng mga solusyon sa glucose sa iba't ibang mga konsentrasyon ay inihanda gamit ang DI H2O bilang isang diluent gamit ang isang serial dilution na pamamaraan (tingnan ang Mga Pandagdag na Materyal para sa mga detalye).Maghanda ng mga stained o blankong sample sa pamamagitan ng paghahalo ng glucose solution o deionized na tubig sa chromogenic solution sa fixed volume ratio na 3:1, ayon sa pagkakabanggit.Ang lahat ng mga sample ay nakaimbak sa 37°C na protektado mula sa liwanag sa loob ng 10 minuto bago ang pagsukat.Sa pamamaraang GOD-POD, ang mga sample na may mantsa ay nagiging pula na may maximum na pagsipsip sa 505 nm, at ang pagsipsip ay halos proporsyonal sa konsentrasyon ng glucose.
Tulad ng ipinapakita sa Talahanayan 1, isang serye ng mga solusyon sa pulang tinta (Ostrich Ink Co., Ltd., Tianjin, China) ay inihanda ng serial dilution method gamit ang DI H2O bilang solvent.
Paano mabanggit ang artikulong ito: Bai, M. et al.Compact photometer batay sa metal waveguide capillaries: para sa pagtukoy ng nanomolar concentrations ng glucose.ang agham.5, 10476. doi: 10.1038/srep10476 (2015).
Dress, P. & Franke, H. Pinapataas ang katumpakan ng pagsusuri ng likido at kontrol sa pH-value gamit ang liquid-core waveguide. Dress, P. & Franke, H. Pinapataas ang katumpakan ng pagsusuri ng likido at kontrol sa pH-value gamit ang liquid-core waveguide.Dress, P. at Franke, H. Pagpapabuti ng katumpakan ng liquid analysis at pH control gamit ang liquid core waveguide. 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. at Franke, H. Pagpapabuti ng katumpakan ng liquid analysis at pH control gamit ang liquid core waveguides.Lumipat sa agham.metro.68, 2167–2171 (1997).
Li, QP, Zhang, J. -Z., Millero, FJ & Hansell, DA Patuloy na colorimetric na pagtukoy ng trace ammonium sa tubig-dagat na may long-path na liquid waveguide na capillary cell. Li, QP, Zhang, J.-Z., Millero, FJ & Hansell, DA Patuloy na colorimetric na pagtukoy ng trace ammonium sa tubig-dagat na may long-path na liquid waveguide na capillary cell.Lee, KP, Zhang, J.-Z., Millero, FJ at Hansel, DA Patuloy na colorimetric na pagtukoy ng mga bakas na dami ng ammonium sa tubig-dagat gamit ang isang capillary cell na may likidong waveguide. 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 at Hansell, DA.Lee, KP, Zhang, J.-Z., Millero, FJ at Hansel, DA Patuloy na colorimetric na pagtukoy ng mga bakas na dami ng ammonium sa tubig-dagat gamit ang long-range liquid waveguide capillaries.Chemistry noong Marso.96, 73–85 (2005).
Páscoa, RNMJ, Tóth, IV at Rangel, AOSS Review sa kamakailang mga aplikasyon ng liquid waveguide capillary cell sa mga diskarte sa pagsusuri na nakabatay sa daloy upang mapahusay ang sensitivity ng mga pamamaraan ng spectroscopic detection. Páscoa, RNMJ, Tóth, IV at Rangel, AOSS Review sa kamakailang mga aplikasyon ng liquid waveguide capillary cell sa mga diskarte sa pagsusuri na nakabatay sa daloy upang mapahusay ang sensitivity ng mga pamamaraan ng spectroscopic detection.Pascoa, RNMJ, Toth, IV at Rangel, AOSS Isang pagsusuri ng mga kamakailang aplikasyon ng liquid waveguide capillary cell sa mga diskarte sa pagsusuri ng daloy upang mapabuti ang pagiging sensitibo ng mga pamamaraan ng spectroscopic detection. Páscoa, RNMJ, Tóth, IV & Rangel, AOSS方法的灵敏度。 Páscoa, rnmj, tóth, IV & rangel, aoss 。。。 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 珵敏度灵敏度 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 纵敏度 灵敏度灵敏度 灵敏度 灵敏度 灵敏度 灵敏度Pascoa, RNMJ, Toth, IV at Rangel, AOSS Isang pagsusuri ng mga kamakailang aplikasyon ng liquid waveguide capillary cells sa flow-based analytical na pamamaraan upang mapahusay ang sensitivity ng spectroscopic detection method.anus.Chim.Act 739, 1-13 (2012).
Wen, T., Gao, J., Zhang, J., Bian, B. & Shen, J. Pagsisiyasat sa kapal ng Ag, AgI na mga pelikula sa capillary para sa mga guwang na waveguides. Wen, T., Gao, J., Zhang, J., Bian, B. & Shen, J. Pagsisiyasat sa kapal ng Ag, AgI na mga pelikula sa capillary para sa mga guwang na waveguides.Wen T., Gao J., Zhang J., Bian B. at Shen J. Pagsisiyasat sa kapal ng mga pelikulang Ag, AgI sa capillary para sa mga guwang na waveguides. 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. Pananaliksik sa kapal ng manipis na pelikula ng Ag at AgI sa air duct.Wen T., Gao J., Zhang J., Bian B. at Shen J. Pagsisiyasat sa kapal ng manipis na pelikula Ag, AgI sa mga guwang na waveguide capillaries.Infrared na pisika.teknolohiya 42, 501–508 (2001).
Gimbert, LJ, Haygarth, PM & Worsfold, PJ Pagpapasiya ng nanomolar concentrations ng phosphate sa natural na tubig gamit ang flow injection na may mahabang path length liquid waveguide capillary cell at solid-state spectrophotometric detection. Gimbert, LJ, Haygarth, PM & Worsfold, PJ Pagpapasiya ng nanomolar concentrations ng phosphate sa natural na tubig gamit ang flow injection na may mahabang path length liquid waveguide capillary cell at solid-state spectrophotometric detection.Gimbert, LJ, Haygarth, PM at Worsfold, PJ Pagpapasiya ng nanomolar phosphate concentrations sa natural na tubig gamit ang flow injection na may liquid waveguide capillary cell at solid-state spectrophotometric detection. Gimbert, LJ, Haygarth, PM & Worsfold, PJ摩尔浓度的磷酸盐。 Gimbert, LJ, Haygarth, PM & Worsfold, PJ Pagpapasiya ng konsentrasyon ng pospeyt sa natural na tubig gamit ang likidong syringe at long-range liquid waveguide na capillary tube.Gimbert, LJ, Haygarth, PM at Worsfold, PJ Pagpapasiya ng nanomolar phosphate sa natural na tubig gamit ang daloy ng iniksyon at capillary waveguide na may mahabang optical path at solid-state spectrophotometric detection.Taranta 71, 1624–1628 (2007).
Belz, M., Dress, P., Sukhitskiy, A. & Liu, S. Linearity at epektibong optical pathlength ng liquid waveguide capillary cells. Belz, M., Dress, P., Sukhitskiy, A. & Liu, S. Linearity at epektibong optical pathlength ng liquid waveguide capillary cells.Belz M., Dress P., Suhitsky A. at Liu S. Linearity at epektibong optical path length sa liquid waveguides sa capillary cells. 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. Ang linearity at epektibong haba ng likidong tubig.Belz M., Dress P., Suhitsky A. at Liu S. Linear at epektibong haba ng optical path sa capillary cell liquid wave.SPIE 3856, 271–281 (1999).
Dallas, T. & Dasgupta, PK Light sa dulo ng tunnel: kamakailang analytical application ng liquid-core waveguides. Dallas, T. & Dasgupta, PK Light sa dulo ng tunnel: kamakailang analytical application ng liquid-core waveguides.Dallas, T. at Dasgupta, PK Light sa dulo ng tunnel: kamakailang analytical application ng liquid-core waveguides. Dallas, T. & Dasgupta, PK Light sa dulo ng tunnel：液芯波导的最新分析应用。 Dallas, T. & Dasgupta, PK Light sa dulo ng tunnel：液芯波导的最新分析应用。Dallas, T. at Dasgupta, PK Light sa dulo ng tunnel: ang pinakabagong analytical application ng liquid-core waveguides.Trac, pagsusuri ng trend.Kemikal.23, 385–392 (2004).
Ellis, PS, Gentle, BS, Grace, MR & McKelvie, ID Isang versatile kabuuang internal reflection photometric detection cell para sa flow analysis. Ellis, PS, Gentle, BS, Grace, MR & McKelvie, ID Isang versatile kabuuang internal reflection photometric detection cell para sa flow analysis.Ellis, PS, Gentle, BS, Grace, MR at McKelvey, ID Universal photometric total internal reflection cell para sa pagsusuri ng daloy. 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 at McKelvey, ID Universal TIR photometric cell para sa pagsusuri ng daloy.Taranta 79, 830–835 (2009).
Ellis, PS, Lyddy-Meaney, AJ, Worsfold, PJ at McKelvie, ID Multi-reflection photometric flow cell para gamitin sa pagsusuri ng flow injection ng estuarine waters. Ellis, PS, Lyddy-Meaney, AJ, Worsfold, PJ at McKelvie, ID Multi-reflection photometric flow cell para gamitin sa pagsusuri ng flow injection ng estuarine waters.Ellis, PS, Liddy-Minnie, AJ, Worsfold, PJ at McKelvey, ID Isang multi-reflectance photometric flow cell para gamitin sa pagsusuri ng daloy ng estuaryong tubig. 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 at McKelvie, ID.Ellis, PS, Liddy-Minnie, AJ, Worsfold, PJ at McKelvey, ID Isang multi-reflectance photometric flow cell para sa pagsusuri ng flow injection sa estuarine water.anus Chim.Acta 499, 81-89 (2003).
Pan, J. -Z., Yao, B. & Fang, Q. Hand-held photometer batay sa liquid-core waveguide absorption detection para sa nanoliter-scale sample. Pan, J.-Z., Yao, B. & Fang, Q. Hand-held photometer batay sa liquid-core waveguide absorption detection para sa mga sample na nanoliter-scale.Pan, J.-Z., Yao, B. at Fang, K. Isang hand-held photometer batay sa liquid-core wavelength absorption detection para sa mga nanoliter-scale na sample. 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. Batay sa 液芯波波水水水油法的纳法手手手持光度计。Pan, J.-Z., Yao, B. at Fang, K. Isang hand-held photometer na may nanoscale sample batay sa pagtukoy ng absorption sa isang liquid core wave.anus Kemikal.82, 3394–3398 (2010).
Zhang, J.-Z.Dagdagan ang sensitivity ng pagsusuri ng daloy ng iniksyon sa pamamagitan ng paggamit ng isang capillary flow cell na may mahabang optical path para sa spectrophotometric detection.anus.ang agham.22, 57–60 (2006).
D'Sa, EJ & Steward, RG Liquid capillary waveguide application sa absorbance spectroscopy (Tumugon sa komento nina Byrne at Kaltenbacher). D'Sa, EJ & Steward, RG Liquid capillary waveguide application sa absorbance spectroscopy (Tumugon sa komento nina Byrne at Kaltenbacher).D'Sa, EJ at Steward, RG Mga aplikasyon ng liquid capillary waveguides sa absorption spectroscopy (Tumugon sa mga komento nina Byrne at 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 Application ng likido 毛绿波波对在absorption spectrum（回复Byrne和Kaltenbacher的评论）.D'Sa, EJ at Steward, RG Liquid capillary waveguides para sa absorption spectroscopy (bilang tugon sa mga komento nina Byrne at Kaltenbacher).limonol.Oceanographer.46, 742–745 (2001).
Khijwania, SK & Gupta, BD Fiber optic evanescent field absorption sensor: Epekto ng mga parameter ng fiber at geometry ng probe. Khijwania, SK & Gupta, BD Fiber optic evanescent field absorption sensor: Epekto ng mga parameter ng fiber at geometry ng probe.Hijvania, SK at Gupta, BD Fiber Optic Evanescent Field Absorption Sensor: Impluwensya ng Fiber Parameters at Probe Geometry. 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 at Gupta, BD Evanescent field absorption fiber optic sensors: impluwensya ng mga parameter ng fiber at probe geometry.Optics at Quantum Electronics 31, 625–636 (1999).
Biedrzycki, S., Buric, MP, Falk, J. & Woodruff, SD Angular na output ng hollow, metal-lined, waveguide Raman sensor. Biedrzycki, S., Buric, MP, Falk, J. & Woodruff, SD Angular na output ng hollow, metal-lined, waveguide Raman sensor.Bedjitsky, S., Burich, MP, Falk, J. at Woodruff, SD Angular na output ng hollow waveguide Raman sensor na may metal lining. 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. at Woodruff, SD Angular na output ng Raman sensor na may hubad na metal waveguide.aplikasyon para pumili ng 51, 2023-2025 (2012).
Harrington, JA Isang pangkalahatang-ideya ng hollow waveguides para sa IR transmission.pagsasama ng hibla.Pumili.19, 211–227 (2000).