Děkujeme za návštěvu webu Nature.com. Verze prohlížeče, kterou používáte, má omezenou podporu CSS. Pro dosažení nejlepšího zážitku doporučujeme používat aktualizovaný prohlížeč (nebo v aplikaci Internet Explorer vypnout režim kompatibility). Mezitím budeme web vykreslovat bez stylů a JavaScriptu, abychom zajistili jeho nepřetržitou podporu.
Stopová analýza kapalných vzorků má širokou škálu uplatnění v biologických vědách a monitorování životního prostředí. V této práci jsme vyvinuli kompaktní a levný fotometr založený na kovových vlnovodných kapilárách (MCC) pro ultracitlivé stanovení absorpce. Optickou dráhu lze výrazně zvětšit a učinit mnohem delší než fyzická délka MWC, protože světlo rozptýlené vlnitými hladkými kovovými bočními stěnami může být zachyceno uvnitř kapiláry bez ohledu na úhel dopadu. Koncentrací až 5,12 nM lze dosáhnout pomocí běžných chromogenních činidel díky nové nelineární optické amplifikaci a rychlému přepínání vzorků a detekci glukózy.
Fotometrie se široce používá pro stopovou analýzu kapalných vzorků díky hojnosti dostupných chromogenních činidel a polovodičových optoelektronických zařízení1,2,3,4,5. Ve srovnání s tradičním stanovením absorbance na bázi kyvet odrážejí kapiláry s kapalinovým vlnovodem (LWC) (TIR) ​​udržováním světla sondy uvnitř kapiláry1,2,3,4,5. Bez dalšího vylepšení se však optická dráha blíží pouze fyzické délce LWC3,6 a zvětšení délky LWC nad 1,0 m bude trpět silným útlumem světla a vysokým rizikem bublin atd.3,7. S ohledem na navrhovanou multireflexní celu pro zlepšení optické dráhy se detekční limit zlepší pouze faktorem 2,5–8,9.
V současné době existují dva hlavní typy LWC, a to teflonové AF kapiláry (s indexem lomu pouze ~1,3, což je méně než u vody) a křemičité kapiláry potažené teflonem AF nebo kovovými filmy1,3,4. Pro dosažení TIR na rozhraní mezi dielektrickými materiály jsou zapotřebí materiály s nízkým indexem lomu a vysokými úhly dopadu světla3,6,10. Pokud jde o teflonové AF kapiláry, teflon AF je prodyšný díky své porézní struktuře3,11 a může absorbovat malé množství látek ve vzorcích vody. U křemenných kapilár potažených zvenčí teflonem AF nebo kovem je index lomu křemene (1,45) vyšší než u většiny kapalných vzorků (např. 1,33 pro vodu)3,6,12,13. U kapilár potažených kovovým filmem uvnitř byly studovány transportní vlastnosti14,15,16,17,18, ale proces potahování je složitý, povrch kovového filmu má drsnou a porézní strukturu4,19.
Kromě toho mají komerční LWC (AF Teflon Coated Capillaries a AF Teflon Coated Silica Capillaries, World Precision Instruments, Inc.) i některé další nevýhody, například: pro poruchy. Velký mrtvý objem T-konektoru TIR3,10,(2) (pro připojení kapilár, vláken a vstupních/výstupních trubic) může zachycovat vzduchové bubliny10.
Zároveň má stanovení hladin glukózy velký význam pro diagnostiku diabetu, cirhózy jater a duševních onemocnění20 a mnoho detekčních metod, jako je fotometrie (včetně spektrofotometrie21, 22, 23, 24, 25 a kolorimetrie na papíře26, 27, 28), galvanometrie29, 30, 31, fluorometrie32, 33, 34, 35, optická polarimetrie36, povrchová plazmonová rezonance37, Fabry-Perotova dutina38, elektrochemie39 a kapilární elektroforéza40,41 atd. Většina těchto metod však vyžaduje drahé vybavení a detekce glukózy v několika nanomolárních koncentracích zůstává výzvou (například pro fotometrická měření21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, nejnižší koncentrace glukózy). Omezení bylo pouze 30 nM, když byly jako napodobeniny peroxidázy použity nanočástice pruské modři). Pro molekulární buněčné studie, jako je inhibice růstu lidské rakoviny prostaty42 a chování Prochlorococcus při fixaci CO2 v oceánu, jsou často nutné nanomolární analýzy glukózy.
V tomto článku byl vyvinut kompaktní a levný fotometr založený na kovové vlnovodné kapiláře (MWC), kapiláře z nerezové oceli SUS316L s elektrolyticky leštěným vnitřním povrchem, pro ultracitlivé stanovení absorpce. Vzhledem k tomu, že světlo může být zachyceno uvnitř kovových kapilár bez ohledu na úhel dopadu, lze optickou dráhu výrazně zvětšit rozptylem světla na vlnitých a hladkých kovových površích a je mnohem delší než fyzická délka MWC. Kromě toho byl pro optické připojení a vstup/výstup kapaliny navržen jednoduchý T-konektor, aby se minimalizoval mrtvý objem a zabránilo se zachycení bublin. U 7cm MWC fotometru je detekční limit přibližně 3000krát lepší ve srovnání s komerčním spektrofotometrem s 1cm kyvetou díky novému vylepšení nelineární optické dráhy a rychlému přepínání vzorků a lze dosáhnout také koncentrace pro detekci glukózy pouze 5,12 nM za použití běžných chromogenních činidel.
Jak je znázorněno na obrázku 1, fotometr založený na MWC se skládá z 7 cm dlouhého MWC s elektrolyticky leštěným vnitřním povrchem EP třídy, LED diody 505 nm s čočkou, fotodetektoru s nastavitelným ziskem a dvou pro optické propojení a vstup kapaliny. Výstup. Třícestný ventil připojený ke vstupní trubici Pike se používá k přepínání přiváděného vzorku. Trubice Peek těsně přiléhá k křemenné desce a MWC, takže mrtvý objem v T-konektoru je minimalizován, což účinně zabraňuje zachycování vzduchových bublin. Kromě toho lze kolimovaný paprsek snadno a efektivně zavést do MWC přes křemennou desku s T-kusem.
Paprsek a kapalný vzorek jsou do MCC zaváděny přes T-kus a paprsek procházející MCC je přijímán fotodetektorem. Vstupující roztoky barvených nebo slepých vzorků byly střídavě zaváděny do ICC přes trojcestný ventil. Podle Beerova zákona lze optickou hustotu barevného vzorku vypočítat z rovnice. 1.10
kde Vcolor a Vblank jsou výstupní signály fotodetektoru při zavedení barevného a prázdného vzorku do MCC a Vdark je signál pozadí fotodetektoru při vypnutí LED. Změnu výstupního signálu ΔV = Vcolor–Vblank lze měřit přepínáním vzorků. Podle rovnice. Jak je znázorněno na obrázku 1, pokud je ΔV mnohem menší než Vblank–Vdark, při použití schématu přepínání vzorkování mohou mít malé změny Vblank (např. drift) malý vliv na hodnotu AMWC.
Pro porovnání výkonu fotometru založeného na MWC se spektrofotometrem založeným na kyvetách byl jako barevný vzorek použit roztok červeného inkoustu kvůli jeho vynikající barevné stabilitě a dobré linearitě koncentrace-absorbance, jako slepý vzorek byla použita deionizovaná voda (DI H2O). Jak je uvedeno v tabulce 1, byla připravena série roztoků červeného inkoustu metodou sériového ředění s použitím DI H2O jako rozpouštědla. Relativní koncentrace vzorku 1 (S1), neředěné původní červené barvy, byla stanovena na 1,0. Na obr. Obrázek 2 ukazuje optické fotografie 11 vzorků červeného inkoustu (S4 až S14) s relativními koncentracemi (uvedenými v tabulce 1) v rozmezí od 8,0 × 10–3 (vlevo) do 8,2 × 10–10 (vpravo).
Výsledky měření pro vzorek 6 jsou znázorněny na obr. 3(a). Body přepínání mezi obarvenými a prázdnými vzorky jsou na obrázku označeny dvojitými šipkami „↔“. Je vidět, že výstupní napětí se při přepínání z barevných vzorků na prázdné vzorky a naopak rychle zvyšuje. Vcolor, Vblank a odpovídající ΔV lze získat, jak je znázorněno na obrázku.
(a) Výsledky měření vzorku 6, (b) vzorku 9, (c) vzorku 13 a (d) vzorku 14 za použití fotometru založeného na MWC.
Výsledky měření pro vzorky 9, 13 a 14 jsou znázorněny na obr. 3(b)-(d). Jak je znázorněno na obrázku 3(d), naměřená hodnota ΔV je pouze 5 nV, což je téměř trojnásobek hodnoty šumu (2 nV). Malá hodnota ΔV se od šumu obtížně odlišuje. Mez detekce tedy dosáhla relativní koncentrace 8,2×10⁻⁹ (vzorek 14). Pomocí rovnic 1 lze absorbanci AMWC vypočítat z naměřených hodnot Vcolor, Vblank a Vdark. Pro fotodetektor se ziskem 10⁻⁹ je Vdark -0,68 μV. Výsledky měření pro všechny vzorky jsou shrnuty v tabulce 1 a lze je nalézt v doplňkovém materiálu. Jak je znázorněno v tabulce 1, absorbance zjištěná při vysokých koncentracích je nasycená, takže absorbanci nad 3,7 nelze měřit pomocí spektrometrů založených na MWC.
Pro srovnání byl vzorek červeného inkoustu také změřen spektrofotometrem a naměřená absorbance Acuvette je znázorněna na obrázku 4. Hodnoty Acuvette při 505 nm (jak je uvedeno v tabulce 1) byly získány na základě křivek vzorků 10, 11 nebo 12 (jak je znázorněno na vloženém obrázku) jako základní linie. Jak je znázorněno, detekční limit dosáhl relativní koncentrace 2,56 x 10-6 (vzorek 9), protože absorpční křivky vzorků 10, 11 a 12 byly od sebe nerozeznatelné. Při použití fotometru založeného na MWC se tedy detekční limit zlepšil 3125krát ve srovnání se spektrofotometrem založeným na kyvetě.
Závislost absorpce-koncentrace je znázorněna na Obr. 5. U měření v kyvetě je absorbance úměrná koncentraci inkoustu při délce dráhy 1 cm. Zatímco u měření založených na MWC byl při nízkých koncentracích pozorován nelineární nárůst absorbance. Podle Beerova zákona je absorbance úměrná délce optické dráhy, takže absorpční zisk AEF (definovaný jako AEF = AMWC/Acuvette při stejné koncentraci inkoustu) je poměr MWC k délce optické dráhy kyvety. Jak je znázorněno na Obrázku 5, při vysokých koncentracích je konstanta AEF přibližně 7,0, což je rozumné, protože délka MWC je přesně 7krát delší než délka 1cm kyvety. Nicméně při nízkých koncentracích (vztahující se koncentrace <1,28 × 10⁻⁶) se AEF zvyšuje s klesající koncentrací a extrapolací křivky měření z kyvety by dosáhl hodnoty 803 při vztahující se koncentraci 8,2 × 10⁻⁶. Nicméně při nízkých koncentracích (vztahující se koncentrace <1,28 × 10⁻⁶) se AEF zvyšuje s klesající koncentrací a extrapolací křivky měření z kyvety by dosáhl hodnoty 803 při vztahující se koncentraci 8,2 × 10⁻⁶. Однако при низких концентрациях (относительная концентрация <1,28 × 10–5) AEF увеличивае уменьшением концентрации a может достигать значения 803 при относительной к108202е при экстраполяции кривой измерения на основе кюветы. Nicméně při nízkých koncentracích (relativní koncentrace <1,28 × 10–5) se AEF zvyšuje s klesající koncentrací a při relativní koncentraci 8,2 × 10–10 může dosáhnout hodnoty 803, pokud je extrapolována z měřicí křivky založené na kyvetě.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，在相关浓囸关浓固 关浓100关浓时将达到803 的值。然而 ， 在 低 浓度 （相关 浓度 <1,28 × 10-5） ， ， AEF 随着 的 降低 耚喸 忨忨喸基于 比色皿 测量 曲线 ， 在 浓度 为 8,2 × 10-10 时 达到 达到 达到 达到 803 达到 込 Однако при низких концентрациях (релевантные концентрации < 1,28 × 10-5) АЭП увелисчива уменьшением концентрации, и при экстраполяции кривой измерения на основе кютиветы он значения относительной концентрации 8,2 × 10–10 803 . Nicméně při nízkých koncentracích (relevantní koncentrace < 1,28 × 10⁻⁶) se AED zvyšuje s klesající koncentrací a při extrapolaci z měřicí křivky založené na kyvetě dosahuje relativní hodnoty koncentrace 8,2 × 10⁻⁶ 10⁻⁶.Výsledkem je odpovídající optická dráha 803 cm (AEF × 1 cm), což je mnohem delší než fyzická délka MWC a dokonce delší než nejdelší komerčně dostupný LWC (500 cm od World Precision Instruments, Inc.). Doko Engineering LLC má délku 200 cm. Toto nelineární zvýšení absorpce v LWC nebylo dosud popsáno.
Na obr. 6(a)-(c) je znázorněn optický snímek, mikroskopický snímek a snímek optického profilu vnitřního povrchu MWC řezu. Jak je znázorněno na obr. 6(a), vnitřní povrch je hladký a lesklý, může odrážet viditelné světlo a je vysoce reflexní. Jak je znázorněno na obr. 6(b), v důsledku deformovatelnosti a krystalické povahy kovu se na hladkém povrchu objevují malé rýhy a nerovnosti. Vzhledem k malé ploše (<5 μm × 5 μm) je drsnost většiny povrchu menší než 1,2 nm (obr. 6(c)). Vzhledem k malé ploše (<5 μm × 5 μm) je drsnost většiny povrchu menší než 1,2 nm (obr. 6(c)). Ввиду малой площади (<5 мкм×5 мкм) шероховатость большей части поверхностев поверхностев 1,2 нм (рис. 6(в)). Vzhledem k malé ploše (<5 µm × 5 µm) je drsnost většiny povrchu menší než 1,2 nm (obr. 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 большинствахнстовер менее 1,2 нм (рис. 6(в)). Vzhledem k malé ploše (<5 µm × 5 µm) je drsnost většiny povrchů menší než 1,2 nm (obr. 6(c)).
(a) Optický snímek, (b) mikroskopický snímek a (c) optický snímek vnitřního povrchu řezu MWC.
Jak je znázorněno na obr. 7(a), optická dráha LOP v kapiláře je určena úhlem dopadu θ (LOP = LC/sinθ, kde LC je fyzikální délka kapiláry). U teflonových AF kapilár naplněných DI H2O musí být úhel dopadu větší než kritický úhel 77,8°, takže LOP je menší než 1,02 × LC bez dalšího zlepšení3,6. Zatímco u MWC je omezení světla uvnitř kapiláry nezávislé na indexu lomu nebo úhlu dopadu, takže s klesajícím úhlem dopadu může být dráha světla mnohem delší než délka kapiláry (LOP » LC). Jak je znázorněno na obr. 7(b), vlnitý kovový povrch může indukovat rozptyl světla, což může výrazně zvětšit optickou dráhu.
Pro MWC tedy existují dvě světelné dráhy: přímé světlo bez odrazu (LOP = LC) a pilovité světlo s vícenásobnými odrazy mezi bočními stěnami (LOP » LC). Podle Beerova zákona lze intenzitu procházejícího přímého a klikatého světla vyjádřit jako PS×exp(-α×LC) a PZ×exp(-α×LOP), kde konstanta α je absorpční koeficient, který zcela závisí na koncentraci inkoustu.
U inkoustu s vysokou koncentrací (např. související koncentrace >1,28 × 10-5) je klikaté světlo silně utlumeno a jeho intenzita je mnohem nižší než u přímého světla, a to kvůli velkému absorpčnímu koeficientu a mnohem delší optické dráze. U inkoustu s vysokou koncentrací (např. související koncentrace >1,28 × 10-5) je klikaté světlo silně zeslabeno a jeho intenzita je mnohem nižší než u přímého světla, a to kvůli velkému absorpčnímu koeficientu a mnohem delší optické dráze. Для чернил с высокой концентрацией (например, относительная концентрация >1,28 × 10-5) зигзагообразный свет сильно затухает, а его интенсивность намного нижже, чретям у пемногоп из-за большого коэффициента поглощения a гораздо более длинного оптическоптическопогническоЇоЇническопоглощения U inkoustu s vysokou koncentrací (např. relativní koncentrace >1,28×10-5) je klikaté světlo silně zeslabeno a jeho intenzita je mnohem nižší než u přímého světla kvůli velkému absorpčnímu koeficientu a mnohem delší optické emisi.dráha.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 忼衰凎忼 衰凎忼直光 ， 这 是 吸收 系数 大 光学 时间 更。。。 长 长 长 长 长 长 镕 长 长 长 长Для чернил с высокой концентрацией (например, релевантные концентрации >1,28×10-5) зиогнзей значительно ослабляется, a его интенсивность намного ниже, чем у пряамого свеот у пряамого свеот коэффициента поглощения a более длительного оптического времени. U inkoustů s vysokou koncentrací (např. relevantní koncentrace >1,28×10-5) je klikaté světlo výrazně zeslabeno a jeho intenzita je díky velkému absorpčnímu koeficientu a delšímu optickému času mnohem nižší než u přímého světla.malá silnice.Přímé světlo tedy dominovalo stanovení absorbance (LOP=LC) a AEF se udržovalo konstantní na ~7,0. Naproti tomu, když se absorpční koeficient snižuje se snižující se koncentrací inkoustu (např. související koncentrace <1,28 × 10-5), intenzita klikatého světla se zvyšuje rychleji než intenzita přímého světla a poté klikaté světlo začíná hrát důležitější roli. Naproti tomu, když se absorpční koeficient snižuje se snižující se koncentrací inkoustu (např. související koncentrace <1,28 × 10-5), intenzita klikatého světla se zvyšuje rychleji než intenzita přímého světla a poté klikaté světlo začíná hrát důležitější roli. Напротив, когда коэффициент поглощения уменьшается с уменьшением конциентрация (например, относительная концентрация <1,28 × 10-5), интенсивность зигзагообразногетуя светогетуя светивность быстрее, чем у прямого света, и затем начинает играть зигзагообразный свет. Naopak, když absorpční koeficient klesá se snižující se koncentrací inkoustu (například relativní koncentrace <1,28 × 10⁻⁶), intenzita klikatého světla se zvyšuje rychleji než intenzita přímého světla a poté se začne projevovat klikaté světlo.důležitější roli.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 ），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万个更鄚艍要焴鄚臍要焴鄧觍、相反 ， 当 吸收 系数 随着 墨水 的 降低 而 降低 时 例如 例如 ３ 禓如 ３ 禓如 ， 相.28 浵嵸关 浜10-5） ， 字形光 的 强度 比 增加 得 更 ， 然后 z 字形光 发榦馥 作用覦馇 作用覦釥 作用覇臇 䦁荇覇臍更 更 更 更 更 更 更 更 HI的角色。 И наоборот, когда коэффициент поглощения уменьшается с уменьшением конциринт (например, соответствующая концентрация < 1,28×10-5), интенсивность зигзагоообрасвиногетутразиногео быстрее, чем прямого, и тогда зигзагообразный свет начинает играть болеь болеь важнуь Naopak, když absorpční koeficient klesá se snižující se koncentrací inkoustu (například odpovídající koncentrace < 1,28×10⁻⁶), intenzita klikatého světla se zvyšuje rychleji než u přímého světla a pak klikaté světlo začíná hrát důležitější roli.role postavy.Díky pilovité optické dráze (LOP » LC) lze tedy AEF zvýšit mnohem více než 7,0. Přesné charakteristiky propustnosti světla MWC lze získat pomocí teorie vlnovodových módů.
Kromě zlepšení optické dráhy přispívá rychlé přepínání vzorků také k ultranízkým detekčním limitům. Vzhledem k malému objemu MCC (0,16 ml) může být doba potřebná k přepínání a změně roztoků v MCC kratší než 20 sekund. Jak je znázorněno na obrázku 5, minimální detekovatelná hodnota AMWC (2,5 × 10–4) je 4krát nižší než u Acuvette (1,0 × 10–3). Rychlé přepínání proudícího roztoku v kapiláře snižuje vliv systémového šumu (např. driftu) na přesnost rozdílu absorbance ve srovnání s retenčním roztokem v kyvetě. Například, jak je znázorněno na obr. 3(b)-(d), ΔV lze snadno odlišit od signálu driftu v důsledku rychlého přepínání vzorků v kapiláře s malým objemem.
Jak je uvedeno v tabulce 2, byla připravena řada roztoků glukózy v různých koncentracích s použitím deionizované vody jako rozpouštědla. Barvené nebo slepé vzorky byly připraveny smícháním roztoku glukózy nebo deionizované vody s chromogenními roztoky glukózooxidázy (GOD) a peroxidázy (POD) 37 v pevném objemovém poměru 3:1. Na obr. 8 jsou znázorněny optické fotografie devíti barvených vzorků (S2-S10) s koncentracemi glukózy v rozmezí od 2,0 mM (vlevo) do 5,12 nM (vpravo). Zarudnutí klesá s klesající koncentrací glukózy.
Výsledky měření vzorků 4, 9 a 10 fotometrem založeným na MWC jsou znázorněny na obr. 9(a)-(c). Jak je znázorněno na obr. 9(c), naměřená hodnota ΔV se stává méně stabilní a během měření se pomalu zvyšuje, protože se barva samotného činidla GOD-POD (i bez přidání glukózy) ve světle pomalu mění. Následná měření ΔV tedy nelze opakovat u vzorků s koncentrací glukózy nižší než 5,12 nM (vzorek 10), protože když je ΔV dostatečně malé, nelze již zanedbat nestabilitu činidla GOD-POD. Detekční limit pro roztok glukózy je tedy 5,12 nM, ačkoli odpovídající hodnota ΔV (0,52 µV) je mnohem větší než hodnota šumu (0,03 µV), což naznačuje, že stále lze detekovat malé ΔV. Tento detekční limit lze dále zlepšit použitím stabilnějších chromogenních činidel.
(a) Výsledky měření vzorku 4, (b) vzorku 9 a (c) vzorku 10 za použití fotometru založeného na MWC.
Absorbanci AMWC lze vypočítat pomocí naměřených hodnot Vcolor, Vblank a Vdark. Pro fotodetektor se ziskem 105 je Vdark -0,068 μV. Měření pro všechny vzorky lze nastavit v doplňkovém materiálu. Pro srovnání byly vzorky glukózy také měřeny spektrofotometrem a naměřená absorbance Acuvette dosáhla detekčního limitu 0,64 µM (vzorek 7), jak je znázorněno na obrázku 10.
Vztah mezi absorbancí a koncentrací je znázorněn na obrázku 11. S fotometrem založeným na MWC bylo dosaženo 125násobného zlepšení detekčního limitu ve srovnání se spektrofotometrem založeným na kyvetě. Toto zlepšení je nižší než u testu s červeným inkoustem kvůli nízké stabilitě činidla GOD-POD. Byl také pozorován nelineární nárůst absorbance při nízkých koncentracích.
Fotometr založený na technologii MWC byl vyvinut pro ultracitlivou detekci kapalných vzorků. Optickou dráhu lze výrazně prodloužit a učinit mnohem delší, než je fyzická délka MWC, protože světlo rozptýlené vlnitými hladkými kovovými bočními stěnami může být zachyceno uvnitř kapiláry bez ohledu na úhel dopadu. Díky novému nelineárnímu optickému zesílení, rychlému přepínání vzorků a detekci glukózy lze pomocí konvenčních činidel GOD-POD dosáhnout koncentrací až 5,12 nM. Tento kompaktní a levný fotometr bude široce používán v biologických vědách a monitorování životního prostředí pro stopovou analýzu.
Jak je znázorněno na obrázku 1, fotometr založený na MWC se skládá z 7 cm dlouhého MWC (vnitřní průměr 1,7 mm, vnější průměr 3,18 mm, elektrolyticky leštěný vnitřní povrch třídy EP, kapilára z nerezové oceli SUS316L), LED diody s vlnovou délkou 505 nm (Thorlabs M505F1) a čoček (rozptyl paprsku přibližně 6,6 stupňů), fotodetektoru s proměnným ziskem (Thorlabs PDB450C) a dvou T-konektorů pro optickou komunikaci a vstup/výstup kapaliny. T-konektor je vyroben spojením průhledné křemenné destičky s PMMA trubicí, do které jsou pevně zasunuty a přilepeny MWC a Peekovy trubice (vnitřní průměr 0,72 mm, vnější průměr 1,6 mm, Vici Valco Corp.). K přepínání příchozího vzorku se používá třícestný ventil připojený ke vstupní trubici Pike. Fotodetektor dokáže převést přijatý optický výkon P na zesílený napěťový signál N×V (kde V/P = 1,0 V/W při 1550 nm, zesílení N lze ručně nastavit v rozsahu 103–107). Pro stručnost se jako výstupní signál používá V místo N×V.
Pro srovnání byl k měření absorbance kapalných vzorků použit také komerční spektrofotometr (Agilent Technologies Cary 300 series s vysoce účinným fotonásobičem R928) s kyvetovou celou o průměru 1,0 cm.
Vnitřní povrch řezu MWC byl zkoumán pomocí optického profilometru povrchu (ZYGO New View 5022) s vertikálním a laterálním rozlišením 0,1 nm a 0,11 µm.
Všechny chemikálie (analytické čistoty, bez dalšího čištění) byly zakoupeny od společnosti Sichuan Chuangke Biotechnology Co., Ltd. Soupravy pro stanovení glukózy zahrnují glukózooxidázu (GOD), peroxidázu (POD), 4-aminoantipyrin a fenol atd. Chromogenní roztok byl připraven obvyklou metodou GOD-POD 37.
Jak je uvedeno v tabulce 2, byla připravena řada roztoků glukózy v různých koncentracích s použitím deionizované vody jako ředidla metodou sériového ředění (podrobnosti viz doplňkové materiály). Obarvené nebo slepé vzorky se připraví smícháním roztoku glukózy nebo deionizované vody s chromogenním roztokem v pevném objemovém poměru 3:1. Všechny vzorky byly před měřením skladovány 10 minut při teplotě 37 °C chráněné před světlem. Při metodě GOD-POD se obarvené vzorky zbarví do červena s absorpčním maximem při 505 nm a absorpce je téměř úměrná koncentraci glukózy.
Jak je uvedeno v tabulce 1, byla připravena série roztoků červeného inkoustu (Ostrich Ink Co., Ltd., Tianjin, Čína) metodou sériového ředění s použitím deionizované vody jako rozpouštědla.
Jak citovat tento článek: Bai, M. a kol. Kompaktní fotometr založený na kovových vlnovodných kapilárách: pro stanovení nanomolárních koncentrací glukózy. the science. 5, 10476. doi: 10.1038/srep10476 (2015).
Dress, P. & Franke, H. Zvýšení přesnosti analýzy kapalin a regulace hodnoty pH pomocí vlnovodu s kapalinovým jádrem. Dress, P. & Franke, H. Zvýšení přesnosti analýzy kapalin a regulace hodnoty pH pomocí vlnovodu s kapalinovým jádrem.Dress, P. a Franke, H. Zlepšení přesnosti analýzy kapalin a regulace pH pomocí vlnovodu s kapalinovým jádrem. 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. a Franke, H. Zlepšení přesnosti analýzy kapalin a regulace pH pomocí vlnovodů s kapalinovým jádrem.Přepněte na vědu. meter. 68, 2167–2171 (1997).
Li, QP, Zhang, J.-Z., Millero, FJ a Hansell, DA Kontinuální kolorimetrické stanovení stopových iontů amoniaku v mořské vodě pomocí kapilární cely s dlouhou dráhou kapalinového vlnovodu. Li, QP, Zhang, J.-Z., Millero, FJ a Hansell, DA Kontinuální kolorimetrické stanovení stopových iontů amoniaku v mořské vodě pomocí kapilární cely s dlouhou dráhou kapalinového vlnovodu.Lee, KP, Zhang, J.-Z., Millero, FJ a Hansel, DA Kontinuální kolorimetrické stanovení stopových množství amoniaku v mořské vodě za použití kapilární cely s kapalinovým vlnovodem. Li, QP, Zhang, J.-Z., Millero, FJ & Hansell, DA Li, QP, Zhang, J.-Z., Millero, FJ & Hansell, DA.Lee, KP, Zhang, J.-Z., Millero, FJ a Hansel, DA Kontinuální kolorimetrické stanovení stopových množství amoniaku v mořské vodě za použití kapilár s dlouhým dosahem kapalinového vlnovodu.Chemie v březnu. 96, 73–85 (2005).
Páscoa, RNMJ, Tóth, IV a Rangel, AOSS. Přehled nedávných aplikací kapilární cely s kapalinovým vlnovodem v analytických technikách založených na proudění pro zvýšení citlivosti spektroskopických detekčních metod. Páscoa, RNMJ, Tóth, IV a Rangel, AOSS. Přehled nedávných aplikací kapilární cely s kapalinovým vlnovodem v analytických technikách založených na proudění pro zvýšení citlivosti spektroskopických detekčních metod.Pascoa, RNMJ, Toth, IV a Rangel, AOSS. Přehled nedávných aplikací kapilární cely s kapalinovým vlnovodem v technikách analýzy proudění za účelem zlepšení citlivosti spektroskopických detekčních metod. 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 皏 最新检测 方法 的。。。 灵敏度 灵敏度 灵敏度 灵敏度 灵敏度 灵敏度 灵敏度妦灵敵敏度 禁敵敏度 禁敵灵敏度 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 禁敏度灵敏度 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 a Rangel, AOSS. Přehled nedávných aplikací kapilárních cel s kapalinovým vlnovodem v analytických metodách založených na průtoku pro zvýšení citlivosti spektroskopických detekčních metod.anus. Chim. Act 739, 1-13 (2012).
Wen, T., Gao, J., Zhang, J., Bian, B. & Shen, J. Studium tloušťky filmů Ag a AgI v kapiláře pro duté vlnovody. Wen, T., Gao, J., Zhang, J., Bian, B. & Shen, J. Studium tloušťky filmů Ag a AgI v kapiláře pro duté vlnovody.Wen T., Gao J., Zhang J., Bian B. a Shen J. Studium tloušťky filmů Ag, AgI v kapiláře pro duté vlnovody. 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. a Shen, J. Výzkum tloušťky tenkého filmu Ag a AgI ve vzduchovodu.Wen T., Gao J., Zhang J., Bian B. a Shen J. Studium tloušťky tenkých vrstev Ag, AgI v kapilárách dutých vlnovodů.Infračervená fyzika. technologie 42, 501–508 (2001).
Gimbert, LJ, Haygarth, PM a Worsfold, PJ Stanovení nanomolárních koncentrací fosfátů v přírodních vodách pomocí vstřikování proudění s kapilárním článkem s dlouhou dráhou kapalinového vlnovodu a spektrofotometrickou detekcí v pevné fázi. Gimbert, LJ, Haygarth, PM a Worsfold, PJ Stanovení nanomolárních koncentrací fosfátů v přírodních vodách pomocí vstřikování proudění s kapilárním článkem s dlouhou dráhou kapalinového vlnovodu a spektrofotometrickou detekcí v pevné fázi.Gimbert, LJ, Haygarth, PM a Worsfold, PJ Stanovení nanomolárních koncentrací fosfátů v přírodních vodách pomocí vstřikování proudění s kapilární celou s kapalinovým vlnovodem a spektrofotometrickou detekcí v pevné fázi. Gimbert, LJ, Haygarth, PM & Worsfold, PJ使用流动注射和长光程液体波导毛细管和固态分光光度检测法测定天然水中纳摩尔浓度的磷酸盐。 Gimbert, LJ, Haygarth, PM a Worsfold, PJ. Stanovení koncentrace fosfátů v přírodní vodě pomocí kapalinové stříkačky a kapilární trubice s dlouhým dosahem kapalinového vlnovodu.Gimbert, LJ, Haygarth, PM a Worsfold, PJ Stanovení nanomolárního fosfátu v přírodní vodě za použití injekčního proudění a kapilárního vlnovodu s dlouhou optickou dráhou a spektrofotometrické detekce v pevné fázi.Taranta 71, 1624–1628 (2007).
Belz, M., Dress, P., Sukhitskiy, A. & Liu, S. Linearita a efektivní optická délka dráhy kapilárních cel s kapalinovým vlnovodem. Belz, M., Dress, P., Sukhitskiy, A. & Liu, S. Linearita a efektivní optická délka dráhy kapilárních cel s kapalinovým vlnovodem.Belz M., Dress P., Suhitsky A. a Liu S. Linearita a efektivní délka optické dráhy v kapalinových vlnovodech v kapilárních celách. 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. Linearita a efektivní délka kapalné vody.Belz M., Dress P., Suhitsky A. a Liu S. Lineární a efektivní délka optické dráhy v kapalné vlně kapilární buňky.SPIE 3856, 271–281 (1999).
Dallas, T. & Dasgupta, PK Světlo na konci tunelu: nedávné analytické aplikace vlnovodů s kapalným jádrem. Dallas, T. & Dasgupta, PK Světlo na konci tunelu: nedávné analytické aplikace vlnovodů s kapalným jádrem.Dallas, T. a Dasgupta, PK Světlo na konci tunelu: nedávné analytické aplikace vlnovodů s kapalným jádrem. Dallas, T. & Dasgupta, PK Světlo na konci tunelu：液芯波导的最新分析应用。 Dallas, T. & Dasgupta, PK Světlo na konci tunelu：液芯波导的最新分析应用。Dallas, T. a Dasgupta, PK Světlo na konci tunelu: nejnovější analytická aplikace vlnovodů s kapalným jádrem.TrAC, analýza trendů. Chemical. 23, 385–392 (2004).
Ellis, PS, Gentle, BS, Grace, MR a McKelvie, ID. Všestranná detekční cela s totálním vnitřním odrazem pro analýzu proudění. Ellis, PS, Gentle, BS, Grace, MR a McKelvie, ID. Všestranná detekční cela s totálním vnitřním odrazem pro analýzu proudění.Ellis, PS, Gentle, BS, Grace, MR a McKelvey, ID Univerzální fotometrická cela pro úplný vnitřní odraz pro analýzu proudění. 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 a McKelvie, IDEllis, PS, Gentle, BS, Grace, MR a McKelvey, ID Univerzální TIR fotometrická cela pro analýzu proudění.Taranta 79, 830–835 (2009).
Ellis, PS, Lyddy-Meaney, AJ, Worsfold, PJ a McKelvie, ID. Vícereflexní fotometrická průtoková cela pro použití při analýze vstřikováním proudění v ústí řek. Ellis, PS, Lyddy-Meaney, AJ, Worsfold, PJ a McKelvie, ID. Vícereflexní fotometrická průtoková cela pro použití při analýze vstřikováním proudění v ústí řek.Ellis, PS, Liddy-Minnie, AJ, Worsfold, PJ a McKelvey, ID. Vícenásobná reflexní fotometrická průtoková cela pro použití při analýze proudění v ústí řek. 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 a McKelvie, ID.Ellis, PS, Liddy-Minnie, AJ, Worsfold, PJ a McKelvey, ID. Multireflexní fotometrická průtoková cela pro analýzu vstřikování proudění v ústí řek.řitní otvor Chim. Acta 499, 81-89 (2003).
Pan, J. -Z., Yao, B. & Fang, Q. Ruční fotometr založený na detekci absorpce kapalinovým vlnovodem pro vzorky o velikosti nanolitrů. Pan, J.-Z., Yao, B. & Fang, Q. Ruční fotometr založený na detekci absorpce kapalinovým vlnovodem pro vzorky o velikosti nanolitrů.Pan, J.-Z., Yao, B. a Fang, K. Ruční fotometr založený na detekci absorpce vlnových délek v kapalném jádru pro vzorky o velikosti nanolitrů. 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. Na základě 液芯波波水水水油法的纳法手手手持光度计。Pan, J.-Z., Yao, B. a Fang, K. Ruční fotometr s nanoměřítkovým vzorkem založený na detekci absorpce v kapalné jádrové vlně.Chemie konečníku, 82, 3394–3398 (2010).
Zhang, J.-Z. Zvýšení citlivosti analýzy injekčního proudění pomocí kapilární průtokové cely s dlouhou optickou dráhou pro spektrofotometrickou detekci. anus. the science. 22, 57–60 (2006).
D'Sa, EJ a Steward, RG. Aplikace kapalného kapilárního vlnovodu v absorpční spektroskopii (odpověď na komentář Byrneho a Kaltenbachera). D'Sa, EJ a Steward, RG. Aplikace kapalného kapilárního vlnovodu v absorpční spektroskopii (odpověď na komentář Byrneho a Kaltenbachera).D'Sa, EJ a Steward, RG Aplikace kapalinových kapilárních vlnovodů v absorpční spektroskopii (Odpověď na komentáře Byrneho a Kaltenbachera). 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 Aplikace kapaliny 毛绿波波对在absorpční spektrum（回复Byrne和Kaltenbacher的评论）.D'Sa, EJ a Steward, RG Kapalinové kapilární vlnovody pro absorpční spektroskopii (v reakci na komentáře Byrneho a Kaltenbachera).limonol. Oceánograf. 46, 742–745 (2001).
Khijwania, SK & Gupta, BD Senzor absorpce pole s evanescentním vláknem: Vliv parametrů vlákna a geometrie sondy. Khijwania, SK & Gupta, BD Senzor absorpce pole s evanescentním vláknem: Vliv parametrů vlákna a geometrie sondy.Hijvania, SK a Gupta, BD Senzor absorpce pole s evanescentním vláknem: Vliv parametrů vlákna a geometrie sondy. 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 a Gupta, BDHijvania, SK a Gupta, BD Senzory s vláknovou optikou s absorpcí evanescentního pole: vliv parametrů vlákna a geometrie sondy.Optika a kvantová elektronika 31, 625–636 (1999).
Biedrzycki, S., Buric, MP, Falk, J. a Woodruff, SD Úhlový výstup dutých, kovem vystlaných, vlnovodových Ramanových senzorů. Biedrzycki, S., Buric, MP, Falk, J. a Woodruff, SD Úhlový výstup dutých, kovem vystlaných, vlnovodových Ramanových senzorů.Bedjitsky, S., Burich, MP, Falk, J. a Woodruff, SD Úhlový výstup dutých vlnovodových Ramanových senzorů s kovovou výstelkou. 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. a Woodruff, SD Úhlový výstup Ramanova senzoru s vlnovodem z holého kovu.aplikace k výběru 51, 2023–2025 (2012).
Harrington, JA Přehled dutých vlnovodů pro přenos infračerveného záření. Integrace vláken. Na výběr. 19, 211–227 (2000).