Дякуємо, що відвідали Nature.com.Версія браузера, яку ви використовуєте, має обмежену підтримку CSS.Для найкращої роботи радимо використовувати оновлений браузер (або вимкнути режим сумісності в Internet Explorer).Тим часом, щоб забезпечити постійну підтримку, ми відтворюємо сайт без стилів і JavaScript.
Аналіз слідів рідких зразків має широкий спектр застосувань у науках про життя та моніторингу навколишнього середовища.У цій роботі ми розробили компактний і недорогий фотометр на основі металевих хвилеводних капілярів (МКК) для надчутливого визначення поглинання.Оптичний шлях може бути значно збільшений і набагато довший за фізичну довжину MWC, оскільки світло, розсіяне гофрованими гладкими металевими бічними стінками, може міститися в капілярі незалежно від кута падіння.Низькі концентрації до 5,12 нМ можна досягти за допомогою звичайних хромогенних реагентів завдяки новій нелінійній оптичній ампліфікації та швидкому перемиканню зразків і виявленню глюкози.
Фотометрія широко використовується для аналізу слідів рідких проб завдяки великій кількості доступних хромогенних реагентів і напівпровідникових оптоелектронних пристроїв1,2,3,4,5.У порівнянні з традиційним кюветним визначенням поглинання, капіляри рідкого хвилеводу (LWC) відбивають (TIR), утримуючи світло зонда всередині капіляра1,2,3,4,5.Однак без подальших удосконалень оптичний шлях лише близький до фізичної довжини LWC3.6, а збільшення довжини LWC понад 1,0 м буде страждати від сильного ослаблення світла та високого ризику бульбашок тощо.3, 7. Щодо запропонованої комірки багатовідбивання для покращення оптичного шляху, межа виявлення покращується лише на коефіцієнт 2,5-8,9.
В даний час існує два основних типи LWC, а саме тефлонові AF капіляри (з показником заломлення лише ~1,3, що нижче, ніж у води) і кремнеземні капіляри, покриті тефлоновою AF або металевою плівкою1,3,4.Для досягнення TIR на межі розділу між діелектричними матеріалами потрібні матеріали з низьким показником заломлення та великими кутами падіння світла3,6,10.Що стосується капілярів Teflon AF, тефлон AF пропускає повітря завдяки своїй пористій структурі3,11 і може поглинати невелику кількість речовин у зразках води.Для кварцових капілярів, покритих із зовнішнього боку тефлоном AF або металом, показник заломлення кварцу (1,45) вищий, ніж у більшості рідких зразків (наприклад, 1,33 для води)3,6,12,13.Для капілярів, покритих металевою плівкою всередині, транспортні властивості були вивчені14,15,16,17,18, але процес покриття складний, поверхня металевої плівки має шорстку та пористу структуру4,19.
Крім того, комерційні LWC (капіляри з тефлоновим покриттям AF і кремнеземні капіляри з тефлоновим покриттям AF, World Precision Instruments, Inc.) мають деякі інші недоліки, наприклад: для несправностей..Великий мертвий об’єм Т-подібного з’єднувача TIR3,10, (2) (для з’єднання капілярів, волокон і вхідних/вихідних трубок) може затримувати бульбашки повітря10.
Водночас визначення рівня глюкози має велике значення для діагностики цукрового діабету, цирозу печінки та психічних захворювань20.і багато методів виявлення, таких як фотометрія (включаючи спектрофотометрію 21, 22, 23, 24, 25 і колориметрію на папері 26, 27, 28), гальванометрію 29, 30, 31, флуорометрію 32, 33, 34, 35, оптичну поляриметрію 36, поверхневий плазмонний резонанс.37, порожнина Фабрі-Перо 38, електрохімія 39 і капілярний електрофорез 40,41 і так далі.Однак більшість цих методів вимагає дорогого обладнання, і виявлення глюкози в декількох наномолярних концентраціях залишається проблемою (наприклад, для фотометричних вимірювань 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, найнижча концентрація глюкози).обмеження становило лише 30 нМ, коли наночастинки Берлінської блакиті використовувалися як імітатори пероксидази).Наномолярні аналізи глюкози часто потрібні для клітинних досліджень на молекулярному рівні, таких як інгібування росту раку передміхурової залози людини42 та поведінка фіксації CO2 Prochlorococcus в океані.
У цій статті розроблено компактний недорогий фотометр на основі металевого хвилеводного капіляра (MWC), капіляра з нержавіючої сталі SUS316L з електрополірованою внутрішньою поверхнею, для надчутливого визначення поглинання.Оскільки світло може бути захоплене всередині металевих капілярів незалежно від кута падіння, оптичний шлях може бути значно збільшений шляхом розсіювання світла на гофрованих і гладких металевих поверхнях, і він набагато довший за фізичну довжину MWC.Крім того, був розроблений простий Т-подібний з’єднувач для оптичного з’єднання та входу/виходу рідини, щоб мінімізувати мертвий об’єм і уникнути утворення бульбашок.Для фотометра MWC 7 см межа виявлення покращена приблизно в 3000 разів порівняно з комерційним спектрофотометром з кюветою 1 см завдяки новому покращенню нелінійного оптичного шляху та швидкому перемиканню зразків, а також можна досягти концентрації виявлення глюкози.лише 5,12 нМ за допомогою звичайних хромогенних реагентів.
Як показано на малюнку 1, фотометр на основі MWC складається з MWC довжиною 7 см з електрополірованою внутрішньою поверхнею класу EP, світлодіода 505 нм з лінзою, фотодетектора з регульованим посиленням і двох для оптичного зв’язку та введення рідини.Вихід.Триходовий клапан, підключений до вхідної трубки Pike, використовується для перемикання вхідного зразка.Трубка Peek щільно прилягає до кварцової пластини та MWC, тому мертвий об’єм Т-подібного з’єднувача зведений до мінімуму, ефективно запобігаючи захопленню повітряних бульбашок.Крім того, колімований промінь можна легко та ефективно вводити в MWC через Т-подібну кварцову пластину.
Пучок і зразок рідини вводяться в МСС через тройник, а промінь, що проходить через МСС, приймається фотодетектором.Розчини пофарбованих або холостих зразків, що надходять, почергово вводили в ІХК через триходовий клапан.Відповідно до закону Бера оптичну густину кольорового зразка можна розрахувати за допомогою рівняння.1.10
де Vcolor і Vblank вихідні сигнали фотодетектора при введенні кольорового і холостого зразків в МСС відповідно, а Vdark фоновий сигнал фотодетектора при вимкненому світлодіоді.Зміну вихідного сигналу ΔV = Vcolor–Vblank можна виміряти перемиканням зразків.Відповідно до рівняння.Як показано на малюнку 1, якщо ΔV набагато менше, ніж Vblank–Vdark, під час використання схеми перемикання вибірки невеликі зміни у Vblank (наприклад, дрейф) можуть мало впливати на значення AMWC.
Для порівняння продуктивності фотометра на основі MWC із спектрофотометром на основі кювети в якості зразка кольору використовувався розчин червоного чорнила через його відмінну стабільність кольору та хорошу лінійність концентрації-поглинання, DI H2O як порожній зразок..Як показано в таблиці 1, ряд розчинів червоного чорнила було підготовлено методом серійного розведення з використанням DI H2O як розчинника.Відносна концентрація зразка 1 (S1), нерозведеної вихідної червоної фарби, була визначена як 1,0.На рис.На малюнку 2 показано оптичні фотографії 11 зразків червоного чорнила (S4-S14) з відносними концентраціями (наведеними в таблиці 1) в діапазоні від 8,0 × 10–3 (ліворуч) до 8,2 × 10–10 (праворуч).
Результати вимірювань зразка 6 наведено на рис.3(а).Точки перемикання між пофарбованими та холостими зразками позначені на малюнку подвійними стрілками «↔».Можна побачити, що вихідна напруга швидко зростає при переході від кольорових зразків до порожніх і навпаки.Vcolor, Vblank і відповідне ΔV можна отримати, як показано на малюнку.
(a) Результати вимірювань для зразка 6, (b) зразка 9, (c) зразка 13 і (d) зразка 14 за допомогою фотометра на основі MWC.
Результати вимірювань зразків 9, 13, 14 наведено на рис.3(b)-(d), відповідно.Як показано на малюнку 3(d), виміряне ΔV становить лише 5 нВ, що майже в 3 рази перевищує значення шуму (2 нВ).Невеликий ΔV важко відрізнити від шуму.Таким чином, межа виявлення досягла відносної концентрації 8,2×10-10 (проба 14).За допомогою рівнянь.1. Поглинання AMWC можна розрахувати за виміряними значеннями Vcolor, Vblank і Vdark.Для фотоприймача з підсиленням 104 В темний становить -0,68 мкВ.Результати вимірювань для всіх зразків зведені в таблицю 1 і з ними можна ознайомитись у додатковому матеріалі.Як показано в таблиці 1, абсорбція, виявлена ​​при високих концентраціях, насичується, тому абсорбція вище 3,7 не може бути виміряна за допомогою спектрометрів на основі MWC.
Для порівняння зразок червоного чорнила також було виміряно за допомогою спектрофотометра, і виміряне поглинання Acuvette показано на малюнку 4. Значення Acuvette при 505 нм (як показано в таблиці 1) були отримані за допомогою кривих зразків 10, 11 або 12 (як показано на вставці).до рис. 4) як базову лінію.Як показано, межа виявлення досягла відносної концентрації 2,56 × 10-6 (зразок 9), оскільки криві поглинання зразків 10, 11 і 12 не відрізнялися одна від одної.Таким чином, при використанні фотометра на основі MWC межа виявлення була покращена в 3125 разів порівняно з кюветним спектрофотометром.
Залежність поглинання-концентрація представлена ​​на рис.5.Для кюветних вимірювань абсорбція пропорційна концентрації чорнила на довжині шляху 1 см.Тоді як для вимірювань на основі MWC спостерігалося нелінійне збільшення абсорбції при низьких концентраціях.Відповідно до закону Бера, абсорбція пропорційна довжині оптичного шляху, тому посилення поглинання AEF (визначається як AEF = AMWC/Acuvette за тієї самої концентрації чорнила) є відношенням MWC до довжини оптичного шляху кювети.Як показано на малюнку 5, при високих концентраціях постійний AEF становить близько 7,0, що є розумним, оскільки довжина MWC рівно в 7 разів перевищує довжину кювети 1 см. Однак при низьких концентраціях (відповідна концентрація <1,28 × 10-5) AEF зростає зі зменшенням концентрації та досягне значення 803 при відповідній концентрації 8,2 × 10-10 шляхом екстраполяції кривої кюветного вимірювання. Однак при низьких концентраціях (відповідна концентрація <1,28 × 10-5) AEF зростає зі зменшенням концентрації та досягне значення 803 при відповідній концентрації 8,2 × 10-10 шляхом екстраполяції кривої кюветного вимірювання. Однак при низьких концентраціях (відносна концентрація <1,28 × 10–5) AEF збільшується зі зменшенням концентрації і може досягати значення 803 при відносної концентрації 8,2 × 10–10 екстраполяції кривого виміру на основі кювети. Однак при низьких концентраціях (відносна концентрація <1,28 × 10–5) AEF зростає зі зменшенням концентрації та може досягати значення 803 при відносній концентрації 8,2 × 10–10 при екстраполяції з кюветної кривої вимірювання.然而，在低浓度（相关浓度<1,28 × 10-5）下，AEF 随着浓度的降低而增加，并且通过外推基于比色皿的测量曲线，在相关浓度为8,2 × 10-10 时将达到803 пікселів.然而 ， 在 低 浓度 （相关 浓度 <1,28 × 10-5， ， ， AEF 随着 的 降低 而 ， 并且 通过 外推 基于比色皿 测量 曲线 ， 在 浓度 为 8,2 × 10-10 时 到 达到 达到 达到 达到 803 值。 Однак при низьких концентраціях (релевантні концентрації < 1,28 × 10-5) АЕП збільшується зі зменшенням концентрації, а при екстраполяції кривоміру на основі кювети вона досягає значення відносної концентрації 8,2 × 10–10 803 . Однак при низьких концентраціях (відповідні концентрації < 1,28 × 10-5) AED зростає зі зменшенням концентрації, і при екстраполяції з кюветної кривої вимірювання досягає значення відносної концентрації 8,2 × 10-10 803 .Це призводить до відповідного оптичного шляху 803 см (AEF × 1 см), що набагато більше, ніж фізична довжина MWC, і навіть довше, ніж найдовший комерційно доступний LWC (500 см від World Precision Instruments, Inc.).ТОВ «Доко Інжиніринг» має довжину 200 см).Про це нелінійне збільшення поглинання в LWC раніше не повідомлялося.
На рис.6(a)-(c) показують оптичне зображення, зображення мікроскопа та зображення оптичного профайлера внутрішньої поверхні секції MWC відповідно.Як показано на рис.6(a), внутрішня поверхня гладка та блискуча, може відбивати видиме світло та має високу відбивну здатність.Як показано на рис.6(b), через здатність до деформації та кристалічну природу металу на гладкій поверхні з’являються невеликі мези та нерівності. Зважаючи на малу площу (<5 мкм × 5 мкм), шорсткість більшості поверхонь становить менше 1,2 нм (рис. 6(c)). З огляду на малу площу (<5 мкм × 5 мкм), шорсткість більшості поверхонь становить менше 1,2 нм (рис. 6(c)). У виді малої площі (<5 мкм×5 мкм) шероховатость більшої частини поверхні становить менше 1,2 нм (рис. 6(в)). Через невелику площу (<5 мкм × 5 мкм) шорсткість більшої частини поверхні становить менше 1,2 нм (рис. 6(c)).考虑到小面积（<5 мкм×5 мкм），大多数表面的粗糙度小于1,2 нм（图6（c））。考虑到小面积（<5 мкм×5 мкм），大多数表面的粗糙度小于1,2 нм（图6（c））。 Учитывающая небольшую площадь (<5 мкм × 5 мкм), шероховатость більшості поверхонь становить менше 1,2 нм (рис. 6(в)). Враховуючи малу площу (<5 мкм × 5 мкм), шорсткість більшості поверхонь становить менше 1,2 нм (рис. 6(c)).
(a) Оптичне зображення, (b) зображення мікроскопа та (c) оптичне зображення внутрішньої поверхні розрізу MWC.
Як показано на рис.7(a), оптичний шлях LOP в капілярі визначається кутом падіння θ (LOP = LC/sinθ, де LC є фізичною довжиною капіляра).Для тефлонових AF капілярів, наповнених DI H2O, кут падіння має бути більшим за критичний кут 77,8°, тому LOP буде меншим за 1,02 × LC без подальшого вдосконалення3.6.Тоді як у MWC утримання світла всередині капіляра не залежить від показника заломлення або кута падіння, тому, коли кут падіння зменшується, шлях світла може бути набагато довшим за довжину капіляра (LOP » LC).Як показано на рис.7(b), гофрована металева поверхня може викликати розсіювання світла, що може значно збільшити оптичний шлях.
Таким чином, існує два шляхи світла для MWC: пряме світло без відбиття (LOP = LC) і пилкоподібне світло з багаторазовими відбиттями між бічними стінками (LOP » LC).Відповідно до закону Бера, інтенсивність пропущеного прямого та зигзагоподібного світла можна виразити як PS×exp(-α×LC) та PZ×exp(-α×LOP) відповідно, де постійна α є коефіцієнтом поглинання, який повністю залежить від концентрації чорнила.
Для чорнила з високою концентрацією (наприклад, відповідна концентрація >1,28 × 10-5) зигзагоподібне світло сильно ослаблене, а його інтенсивність набагато нижча, ніж інтенсивність прямого світла, через високий коефіцієнт поглинання та його набагато довший оптичний шлях. Для чорнила з високою концентрацією (наприклад, відповідна концентрація >1,28 × 10-5) зигзагоподібне світло сильно ослаблене, а його інтенсивність набагато нижча, ніж інтенсивність прямого світла, через високий коефіцієнт поглинання та його набагато довший оптичний шлях. Для чернила з високою концентрацією (наприклад, відносна концентрація >1,28 × 10-5) зигзагоподібний світло сильно затухає, а його інтенсивність набагато нижча, ніж у прямого світла, із-за більшого коефіцієнта поглинання та набагато більш довгого оптичного висвітлення. Для чорнила з високою концентрацією (наприклад, відносна концентрація >1,28 × 10-5) зигзагоподібне світло сильно послаблюється, а його інтенсивність набагато нижча, ніж інтенсивність прямого світла, завдяки високому коефіцієнту поглинання та значно тривалому оптичному випромінюванню.трек.对于高浓度墨水（例如，相关浓度>1,28×10-5，Z字形光衰减很大，其强度远低于直光，这是由于吸收系数大，光学时间更长。对于 高浓度 墨水 （例如 ， 浓度 浓度> 1,28 × 10-5） ， z 字形 衰减 很 大 ， 强度 远 低于 直光 ， 这 是 吸收 系数 大 光学 时间 更。。。 长 长 长 长 长 长 长 长 长 长 长 长 长Для чернил з високою концентрацією (наприклад, релевантні концентрації >1,28×10-5) зигзагоподібний світ значно слабшає, і його інтенсивність набагато нижча, ніж у прямого світла із-за більшого коефіцієнта поглинання та більш тривалого оптичного часу. Для чорнила з високою концентрацією (наприклад, відповідні концентрації >1,28 × 10-5) зигзагоподібне світло значно послаблюється, а його інтенсивність набагато нижча, ніж інтенсивність прямого світла через високий коефіцієнт поглинання та довший оптичний час.маленька дорога.Таким чином, пряме світло домінувало при визначенні поглинання (LOP=LC), а AEF залишався постійним на рівні ~7,0. Навпаки, коли коефіцієнт поглинання зменшується зі зменшенням концентрації чорнила (наприклад, відповідна концентрація <1,28 × 10-5), інтенсивність зигзагоподібного світла зростає швидше, ніж інтенсивність прямого світла, і тоді зигзагоподібне світло починає відігравати більш важливу роль. Навпаки, коли коефіцієнт поглинання зменшується зі зменшенням концентрації чорнила (наприклад, відповідна концентрація <1,28 × 10-5), інтенсивність зигзагоподібного світла зростає швидше, ніж інтенсивність прямого світла, і тоді зигзагоподібне світло починає відігравати більш важливу роль. На противагу, коли коефіцієнт поглинання зменшується зі зменшенням концентрації чернила (наприклад, відносна концентрація <1,28 × 10-5), інтенсивність зигзагоподібного світла збільшується швидше, ніж у прямого світла, і починає грати зигзагоподібний світ. Навпаки, коли коефіцієнт поглинання зменшується зі зменшенням концентрації чорнила (наприклад, відносна концентрація <1,28×10-5), інтенсивність зигзагоподібного світла зростає швидше, ніж інтенсивність прямого світла, і тоді починає відтворюватися зигзагоподібне світло.важливішу роль.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<1,28×10-5Ｚ,Z字形光的强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 浓度 浓度 <1,28 × 10-5） ， 字形光 的 强度 比 增加 得 更 ， 然后 z 字形光 发挥 作用 一 个 重要 重要 重要 更 更 更更 更 更 更 更 HI的角色。 І навпаки, коли коефіцієнт поглинання зменшується зі зменшенням концентрації чернила (наприклад, відповідна концентрація < 1,28×10-5), інтенсивність зигзагоподібного світла збільшується швидше, ніж прямо, і тоді роль зигзагоподібного світла починає грати більш важливу роль. І навпаки, коли коефіцієнт поглинання зменшується зі зменшенням концентрації чорнила (наприклад, відповідна концентрація < 1,28×10-5), інтенсивність зигзагоподібного світла зростає швидше, ніж прямого світла, і тоді зигзагоподібне світло починає відігравати більш важливу роль.рольовий характер.Таким чином, завдяки пилкоподібному оптичному шляху (LOP » LC), AEF можна збільшити набагато більше, ніж 7,0.Точні характеристики пропускання світла MWC можна отримати за допомогою теорії хвилеводних мод.
Окрім покращення оптичного шляху, швидке перемикання зразків також сприяє наднизьким межам виявлення.Завдяки малому об’єму МКЦ (0,16 мл) час, необхідний для перемикання та заміни розчинів у МКЦ, може становити менше 20 секунд.Як показано на малюнку 5, мінімальне виявлене значення AMWC (2,5 × 10–4) у 4 рази нижче, ніж у Acuvette (1,0 × 10–3).Швидке перемикання потоку розчину в капілярі зменшує вплив системного шуму (наприклад, дрейфу) на точність різниці поглинання порівняно з розчином для утримання в кюветі.Наприклад, як показано на рис.3(b)-(d), ΔV можна легко відрізнити від сигналу дрейфу завдяки швидкому перемиканню зразка в капілярі малого об’єму.
Як показано в таблиці 2, низку розчинів глюкози з різними концентраціями готували з використанням DI H2O як розчинника.Пофарбовані або порожні зразки готували шляхом змішування розчину глюкози або деіонізованої води з хромогенними розчинами глюкозооксидази (GOD) і пероксидази (POD) 37 у фіксованому об’ємному співвідношенні 3:1 відповідно.На рис.8 показані оптичні фотографії дев'яти пофарбованих зразків (S2-S10) з концентраціями глюкози в діапазоні від 2,0 мМ (ліворуч) до 5,12 нМ (праворуч).Почервоніння зменшується зі зниженням концентрації глюкози.
Результати вимірювань зразків 4, 9 та 10 фотометром на основі MWC наведено на рис.9(a)-(c), відповідно.Як показано на рис.9(c), виміряне ΔV стає менш стабільним і повільно зростає під час вимірювання, оскільки колір самого реагенту GOD-POD (навіть без додавання глюкози) повільно змінюється на світлі.Таким чином, послідовні вимірювання ΔV не можна повторити для зразків із концентрацією глюкози менше 5,12 нМ (зразок 10), тому що, коли ΔV досить малий, нестабільністю реагенту GOD-POD більше не можна знехтувати.Таким чином, межа виявлення для розчину глюкози становить 5,12 нМ, хоча відповідне значення ΔV (0,52 мкВ) набагато більше, ніж значення шуму (0,03 мкВ), що вказує на те, що невелике ΔV все ще може бути виявлено.Цю межу виявлення можна додатково покращити, використовуючи більш стабільні хромогенні реагенти.
(a) Результати вимірювань для зразка 4, (b) зразка 9 і (c) зразка 10 за допомогою фотометра на основі MWC.
Поглинання AMWC можна розрахувати, використовуючи виміряні значення Vcolor, Vblank і Vdark.Для фотоприймача з коефіцієнтом підсилення 105 В темний становить -0,068 мкВ.Вимірювання для всіх зразків можна встановити в додатковому матеріалі.Для порівняння зразки глюкози також вимірювали за допомогою спектрофотометра, і виміряне поглинання Acuvette досягло межі виявлення 0,64 мкМ (зразок 7), як показано на малюнку 10.
Зв’язок між абсорбцією та концентрацією представлено на малюнку 11. За допомогою фотометра на основі MWC було досягнуто 125-кратного покращення межі виявлення порівняно з кюветним спектрофотометром.Це покращення є нижчим, ніж аналіз червоного чорнила через низьку стабільність реагенту GOD-POD.Також спостерігалося нелінійне збільшення абсорбції при низьких концентраціях.
Фотометр на основі MWC був розроблений для надчутливого виявлення рідких зразків.Оптичний шлях може бути значно збільшений і набагато довший за фізичну довжину MWC, оскільки світло, розсіяне гофрованими гладкими металевими бічними стінками, може міститися в капілярі незалежно від кута падіння.Низькі концентрації до 5,12 нМ можна досягти за допомогою звичайних реагентів GOD-POD завдяки новій нелінійній оптичній ампліфікації та швидкому перемиканню зразків і виявленню глюкози.Цей компактний і недорогий фотометр буде широко використовуватися в науках про життя та моніторингу навколишнього середовища для аналізу слідів.
Як показано на малюнку 1, фотометр на основі MWC складається з MWC довжиною 7 см (внутрішній діаметр 1,7 мм, зовнішній діаметр 3,18 мм, електрополірована внутрішня поверхня класу EP, капіляр з нержавіючої сталі SUS316L), світлодіод з довжиною хвилі 505 нм (Thorlabs M505F1), лінзи (розсіювання променя близько 6,6 градусів), фотодетектор зі змінним посиленням (T). horlabs PDB450C) і два T-роз’єми для оптичного зв’язку та введення/виведення рідини.Т-подібний з’єднувач виготовляється шляхом приєднання прозорої кварцової пластини до трубки з ПММА, в яку щільно вставлені та приклеєні трубки MWC і Peek (внутрішній діаметр 0,72 мм, зовнішній діаметр 1,6 мм, Vici Valco Corp.).Триходовий клапан, підключений до вхідної трубки Pike, використовується для перемикання вхідного зразка.Фотодетектор може перетворювати отриману оптичну потужність P в посилений сигнал напруги N×V (де V/P = 1,0 В/Вт при 1550 нм, посилення N можна регулювати вручну в діапазоні 103-107).Для стислості V використовується замість N×V як вихідний сигнал.
Для порівняння комерційний спектрофотометр (Agilent Technologies серії Cary 300 з високоефективним фотопомножувачем R928) з кюветною коміркою 1,0 см також використовувався для вимірювання абсорбції рідких зразків.
Внутрішню поверхню зрізу MWC досліджували за допомогою оптичного профілювача поверхні (ZYGO New View 5022) з вертикальною та латеральною роздільною здатністю 0,1 нм та 0,11 мкм відповідно.
Усі хімічні речовини (аналітичної якості, без додаткового очищення) були придбані у Sichuan Chuangke Biotechnology Co., Ltd. Набори для тестування глюкози включають глюкозооксидазу (GOD), пероксидазу (POD), 4-аміноантипірин і фенол тощо. Хромогенний розчин готували звичайним методом GOD-POD 37.
Як показано в таблиці 2, ряд розчинів глюкози з різними концентраціями був приготовлений з використанням DI H2O як розчинника за допомогою методу серійного розведення (див. Додаткові матеріали для отримання додаткової інформації).Підготуйте пофарбовані або порожні зразки, змішавши розчин глюкози або деіонізовану воду з хромогенним розчином у фіксованому об’ємному співвідношенні 3:1 відповідно.Усі зразки зберігали при 37°C у захищеному від світла місці протягом 10 хвилин перед вимірюванням.У методі GOD-POD пофарбовані зразки стають червоними з максимумом поглинання при 505 нм, і поглинання майже пропорційне концентрації глюкози.
Як показано в таблиці 1, серія розчинів червоного чорнила (Ostrich Ink Co., Ltd., Тяньцзінь, Китай) була приготовлена ​​методом серійного розведення з використанням DI H2O як розчинника.
Як цитувати цю статтю: Bai, M. et al.Компактний фотометр на металевих хвилеводних капілярах: для визначення наномолярних концентрацій глюкози.наука.5, 10476. doi: 10.1038/srep10476 (2015).
Dress, P. & Franke, H. Підвищення точності аналізу рідини та контролю значення pH за допомогою хвилеводу з рідким серцевиною. Dress, P. & Franke, H. Підвищення точності аналізу рідини та контролю значення pH за допомогою хвилеводу з рідким серцевиною.Дресс, П. та Франке, Х. Підвищення точності аналізу рідини та контролю рН за допомогою хвилеводу з рідким сердечником. 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pHДресс, П. та Франке, Х. Підвищення точності аналізу рідини та контролю рН за допомогою хвилеводів з рідким сердечником.Перейти до науки.метр.68, 2167–2171 (1997).
Li, QP, Zhang, J. -Z., Millero, FJ & Hansell, DA Безперервне колориметричне визначення слідів амонію в морській воді за допомогою капілярної комірки з рідинним хвилеводом з довгим пробігом. Li, QP, Zhang, J.-Z., Millero, FJ & Hansell, DA Безперервне колориметричне визначення слідів амонію в морській воді за допомогою капілярної комірки з рідинним хвилеводом з довгим пробігом.Лі, К. П., Чжан, Дж.-З., Міллеро, Ф. Дж. і Гензель, Д. А. Безперервне колориметричне визначення слідових кількостей амонію в морській воді за допомогою капілярної комірки з рідким хвилеводом. 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。 Лі, К.П., Чжан, Ж.-З., Міллеро, Ф.Дж. та Хенселл, Д.А.Лі, К. П., Чжан, Дж.-З., Міллеро, Ф. Дж. і Хензель, Д. А. Безперервне колориметричне визначення слідових кількостей амонію в морській воді з використанням капілярів рідинного хвилеводу великої дії.Хімія в березні.96, 73–85 (2005).
Páscoa, RNMJ, Tóth, IV & Rangel, AOSS Огляд останніх застосувань рідкої хвилеводної капілярної комірки в методах аналізу на основі потоку для підвищення чутливості методів спектроскопічного виявлення. Páscoa, RNMJ, Tóth, IV & Rangel, AOSS Огляд останніх застосувань рідкої хвилеводної капілярної комірки в методах аналізу на основі потоку для підвищення чутливості методів спектроскопічного виявлення.Pascoa, RNMJ, Toth, IV та Rangel, AOSS Огляд останніх застосувань капілярної комірки рідинного хвилеводу в методах аналізу потоку для підвищення чутливості методів спектроскопічного виявлення. Páscoa, RNMJ, Tóth, IV & Rangel, AOSS 回顾液体波导毛细管单元在基于流动的分析技术中的最新应用，以提高光谱检测方法的灵敏度。 Páscoa, rnmj, tóth, IV & rangel, aoss 回顾 液体 毛细管 单元 在 基于 的 分析 技术 中 的 最新 ， 以 提高 检测方法 的。。。 灵敏度 灵敏度 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 灵敏度 灵敏度 灵敏度 灵敏度 灵敏度 灵敏度 灵敏度 灵敏度 灵敏度 灵敏度 灵敏度 灵敏度 灵敏度 灵敏度 灵敏度 灵敏度Pascoa, RNMJ, Toth, IV та Rangel, AOSS Огляд останніх застосувань рідинних хвилеводних капілярних комірок у потокових аналітичних методах для підвищення чутливості спектроскопічних методів виявлення.задній прохід.Чим.Закон 739, 1-13 (2012).
Wen, T., Gao, J., Zhang, J., Bian, B. & Shen, J. Дослідження товщини плівок Ag, AgI у капілярі для порожнистих хвилеводів. Wen, T., Gao, J., Zhang, J., Bian, B. & Shen, J. Дослідження товщини плівок Ag, AgI у капілярі для порожнистих хвилеводів.Wen T., Gao J., Zhang J., Bian B. and Shen J. Дослідження товщини плівок Ag, AgI в капілярах для порожнистих хвилеводів. Вен, Т., Гао, Дж., Чжан, Дж., Біан, Б. та Шен, Дж. 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. Дослідження товщини тонкої плівки Ag і AgI у повітропроводі.Wen T., Gao J., Zhang J., Bian B. and Shen J. Дослідження товщини тонкої плівки Ag, AgI у порожнистих хвилеводних капілярах.Інфрачервона фізика.технології 42, 501–508 (2001).
Gimbert, LJ, Haygarth, PM & Worsfold, PJ. Визначення наномолярних концентрацій фосфату в природних водах за допомогою потокової інжекції з рідкою хвилевідною капілярною коміркою з великою довжиною шляху та твердотільним спектрофотометричним детектуванням. Gimbert, LJ, Haygarth, PM & Worsfold, PJ. Визначення наномолярних концентрацій фосфату в природних водах за допомогою потокової інжекції з рідкою хвилевідною капілярною коміркою з великою довжиною шляху та твердотільним спектрофотометричним детектуванням.Gimbert, LJ, Haygarth, PM та Worsfold, PJ. Визначення наномолярних концентрацій фосфатів у природних водах за допомогою потокової інжекції з рідкою хвилевідною капілярною коміркою та твердотільним спектрофотометричним детектуванням. Gimbert, LJ, Haygarth, PM & Worsfold, P.J.纳摩尔浓度的磷酸盐。 Gimbert, LJ, Haygarth, PM & Worsfold, PJ. Визначення концентрації фосфатів у природній воді за допомогою рідинного шприца та капілярної трубки великого радіусу дії.Gimbert, LJ, Haygarth, PM та Worsfold, PJ. Визначення наномолярного фосфату в природній воді за допомогою інжекційного потоку та капілярного хвилеводу з довгим оптичним шляхом і спектрофотометричним виявленням у твердому тілі.Таранта 71, 1624–1628 (2007).
Belz, M., Dress, P., Sukhitskiy, A. & Liu, S. Лінійність та ефективна оптична довжина шляху рідинних хвилевідних капілярних комірок. Belz, M., Dress, P., Sukhitskiy, A. & Liu, S. Лінійність та ефективна оптична довжина шляху рідинних хвилевідних капілярних комірок.Белз М., Дресс П., Сухіцький А. та Лю С. Лінійність та ефективна довжина оптичного шляху в рідких хвилеводах у капілярних комірках. 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。 Белз М., Дресс П., Сухіцький А. та Лю С. Лінійність та ефективна довжина рідкої води.Белз М., Дресс П., Сухіцький А. та Лю С. Лінійна та ефективна довжина оптичного шляху в рідинній хвилі капілярної клітини.SPIE 3856, 271–281 (1999).
Dallas, T. & Dasgupta, PK Світло в кінці тунелю: останні аналітичні застосування хвилеводів з рідким сердечником. Dallas, T. & Dasgupta, PK Світло в кінці тунелю: останні аналітичні застосування хвилеводів з рідким сердечником.Даллас, Т. і Дасгупта, П. К. Світло в кінці тунелю: останні аналітичні застосування хвилеводів з рідким сердечником. Dallas, T. & Dasgupta, PK Світло в кінці тунелю：液芯波导的最新分析应用。 Dallas, T. & Dasgupta, PK Світло в кінці тунелю：液芯波导的最新分析应用。Даллас, Т. і Дасгупта, П. К. Світло в кінці тунелю: останнє аналітичне застосування хвилеводів з рідким сердечником.TrAC, аналіз тенденцій.хімічний.23, 385–392 (2004).
Елліс, П. С., Джентл, Б. С., Грейс, М. Р. та Маккелві, І. Д. Універсальний фотометричний осередок із повним внутрішнім відображенням для аналізу потоку. Елліс, П. С., Джентл, Б. С., Грейс, М. Р. та Маккелві, І. Д. Універсальний фотометричний осередок із повним внутрішнім відображенням для аналізу потоку.Елліс, П. С., Джентл, Б. С., Грейс, М. Р. та Маккелві, І. Д. Універсальна фотометрична комірка повного внутрішнього відбиття для аналізу потоку. Елліс, П. С., Джентл, Б. С., Грейс, М-Р і Маккелві, І. Д. 用于流量分析的多功能全内反射光度检测池。 Елліс, PS, Джентл, BS, Грейс, MR & Маккелві, IDЕлліс, П. С., Джентл, Б. С., Грейс, М. Р. і Маккелві, ID Універсальна фотометрична комірка TIR для аналізу потоку.Таранта 79, 830–835 (2009).
Елліс, П. С., Лідді-Міні, А. Дж., Уорсфолд, П. Дж. та Маккелві, І. Д. Багатовідбиваюча фотометрична проточна кювета для використання в аналізі нагнітання потоку в естуарних водах. Елліс, П. С., Лідді-Міні, А. Дж., Уорсфолд, П. Дж. та Маккелві, І. Д. Багатовідбиваюча фотометрична проточна кювета для використання в аналізі нагнітання потоку в естуарних водах.Елліс, П. С., Лідді-Мінні, А. Дж., Уорсфолд, П. Дж. та Маккелві, І. Д. Фотометрична проточна кювета з багатьма відбивними властивостями для використання в аналізі потоків у гирлових водах. Елліс, PS, Лідді-Міні, AJ, Уорсфолд, Пі Джей та Маккелві, ID 多反射光度流动池，用于河口水域的流动注入分析。 Елліс, PS, Лідді-Міні, AJ, Уорсфолд, PJ & Маккелві, ID.Елліс, П. С., Лідді-Мінні, А. Дж., Уорсфолд, П. Дж. та Маккелві, І. Д. Фотометрична проточна кювета з множинним відображенням для аналізу нагнітання потоку в естуарних водах.анус хім.Acta 499, 81-89 (2003).
Pan, J. -Z., Yao, B. & Fang, Q. Ручний фотометр на основі хвилеводного детектування поглинання рідкого ядра для зразків нанолітрового масштабу. Pan, J.-Z., Yao, B. & Fang, Q. Ручний фотометр на основі хвилеводного детектування поглинання рідинним серцевиною для зразків нанолітрового масштабу.Pan, J.-Z., Yao, B. і Fang, K. Ручний фотометр на основі детектування поглинання довжини хвилі рідкого ядра для зразків нанолітрового масштабу. 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. На основі 液芯波波水水水油法的纳法手手手持光度计。Pan, J.-Z., Yao, B. і Fang, K. Ручний фотометр із нанорозмірним зразком, заснований на виявленні поглинання в хвилі рідкого ядра.анус Хім.82, 3394–3398 (2010).
Чжан, Ж.-З.Підвищте чутливість аналізу інжекційного потоку за допомогою капілярної проточної кювети з довгим оптичним шляхом для спектрофотометричного виявлення.задній прохід.наука.22, 57–60 (2006).
D'Sa, EJ & Steward, RG Застосування рідкого капілярного хвилеводу в спектроскопії поглинання (відповідь на коментар Берна та Кальтенбахера). D'Sa, EJ & Steward, RG Застосування рідкого капілярного хвилеводу в спектроскопії поглинання (відповідь на коментар Берна та Кальтенбахера).D'Sa, EJ і Steward, RG Застосування рідких капілярних хвилеводів у абсорбційній спектроскопії (Відповідь на коментарі Byrne і 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 Застосування рідкого 毛绿波波对在спектру поглинання（回复Byrne和Kaltenbacher的评论）.D'Sa, EJ та Steward, RG Рідкі капілярні хвилеводи для абсорбційної спектроскопії (у відповідь на коментарі Берна та Кальтенбахера).лимонол.Океанограф.46, 742–745 (2001).
Khijwania, SK & Gupta, BD. Волоконно-оптичний датчик поглинання миттєвого поля: вплив параметрів волокна та геометрії зонда. Khijwania, SK & Gupta, BD. Волоконно-оптичний датчик поглинання миттєвого поля: вплив параметрів волокна та геометрії зонда.Хійванія, С. К. та Гупта, Б. Д. Оптоволоконний датчик поглинання загасаючого поля: вплив параметрів волокна та геометрії зонда. 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 та Gupta, BD Волоконно-оптичні сенсори з поглинанням швидкоплинного поля: вплив параметрів волокна та геометрії зонда.Оптика та квантова електроніка 31, 625–636 (1999).
Biedrzycki, S., Buric, MP, Falk, J. & Woodruff, SD Кутовий вихід порожнистих хвилевідних Раманівських сенсорів з металевим покриттям. Biedrzycki, S., Buric, MP, Falk, J. & Woodruff, SD Кутовий вихід порожнистих хвилевідних Раманівських сенсорів з металевим покриттям.Bedjitsky, S., Burich, MP, Falk, J. and Woodruff, SD Кутовий вихід порожнистих хвилевідних датчиків Рамана з металевою обшивкою. 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。 Бедрицький С., Бурич М.П., ​​Фальк Дж. та Вудрафф С.Д.Bedjitsky, S., Burich, MP, Falk, J. and Woodruff, SD Кутовий вихід датчика комбінаційного розсіювання з голим металевим хвилеводом.додаток для вибору 51, 2023-2025 (2012).
Харрінгтон, Дж. О. Огляд порожнистих хвилеводів для ІЧ-передачі.інтеграція волокна.вибирати.19, 211–227 (2000).