Täname teid Nature.com-i külastamise eest. Teie kasutataval brauseriversioonil on piiratud CSS-i tugi. Parima kogemuse saamiseks soovitame teil kasutada värskendatud brauserit (või keelata Internet Exploreris ühilduvusrežiim). Seni aga renderdame saiti jätkuva toe tagamiseks ilma stiilide ja JavaScriptita.
Vedelate proovide jälgede analüüsil on lai valik rakendusi bioteadustes ja keskkonnaseires. Selles töös oleme välja töötanud kompaktse ja odava fotomeetri, mis põhineb metalllainejuhtkapillaaridel (MCC-del) neeldumise ülitundlikuks määramiseks. Optilist rada saab oluliselt suurendada ja see on palju pikem kui MCC füüsiline pikkus, kuna lainejuhtkapillaaride poolt hajutatud valgus võib jääda kapillaari sisse olenemata langemisnurgast. Tänu uuele mittelineaarsele optilisele võimendusele ning kiirele proovi vahetamisele ja glükoosi tuvastamisele on tavaliste kromogeensete reagentide abil võimalik saavutada kuni 5,12 nM kontsentratsioone.
Fotomeetriat kasutatakse laialdaselt vedelate proovide jälgede analüüsimiseks tänu saadaolevate kromogeensete reagentide ja pooljuhtide optoelektrooniliste seadmete rohkusele1,2,3,4,5. Võrreldes traditsioonilise küvettipõhise neeldumise määramisega peegeldavad vedeliklainejuhi (LWC) kapillaarid valgust (TIR), hoides sondi valgust kapillaari sees1,2,3,4,5. Ilma edasiste täiustusteta on optiline tee aga vaid LWC füüsilise pikkuse lähedal3,6 ja LWC pikkuse suurendamine üle 1,0 m kannatab tugeva valguse nõrgenemise ja suure mullide tekkeriski jms all3,7. Mis puutub kavandatud mitmekordse peegeldusega kambrisse optilise tee täiustamiseks, siis avastamispiir paraneb vaid 2,5–8,9 korda.
Praegu on kahte peamist tüüpi kergeid vedelkristalle (LWC), nimelt teflon AF kapillaarid (murdumisnäitaja on vaid ~1,3, mis on madalam kui veel) ja teflon AF või metallkilega kaetud ränidioksiidkapillaarid1,3,4. Dielektriliste materjalide vahelisel piiril TIR-i saavutamiseks on vaja madala murdumisnäitaja ja suure valguse langemisnurgaga materjale3,6,10. Teflon AF kapillaaride puhul on teflon AF oma poorse struktuuri tõttu hingav3,11 ja see suudab absorbeerida väikeses koguses veeproovides sisalduvaid aineid. Väljastpoolt teflon AF või metalliga kaetud kvartskapillaaride puhul on kvartsi murdumisnäitaja (1,45) kõrgem kui enamikul vedelatel proovidel (nt 1,33 veel)3,6,12,13. Seestpoolt metallkilega kaetud kapillaaride puhul on uuritud transpordiomadusi14,15,16,17,18, kuid katmisprotsess on keeruline, metallkile pinnal on kare ja poorne struktuur4,19.
Lisaks on kaubanduslikel LWC-del (AF teflonkattega kapillaarid ja AF teflonkattega ränidioksiidist kapillaarid, World Precision Instruments, Inc.) ka mõningaid puudusi, näiteks: vigade korral. . TIR3,10,(2) T-ühenduse (kapillaaride, kiudude ja sisse-/väljalasketorude ühendamiseks) suur tühimaht võib õhumulle kinni püüda10.
Samal ajal on glükoositaseme määramine väga oluline diabeedi, maksatsirroosi ja vaimuhaiguste diagnoosimisel20. ning paljud tuvastusmeetodid, näiteks fotomeetria (sh spektrofotomeetria 21, 22, 23, 24, 25 ja kolorimeetria paberil 26, 27, 28), galvanomeetria 29, 30, 31, fluoromeetria 32, 33, 34, 35, optiline polarimeetria 36, ​​pinnaplasmonresonants 37, Fabry-Peroti õõnsus 38, elektrokeemia 39 ja kapillaarelektroforees 40, 41 jne. Enamik neist meetoditest nõuab aga kallist varustust ja glükoosi tuvastamine mitme nanomolaarse kontsentratsiooni juures on endiselt väljakutse (näiteks fotomeetriliste mõõtmiste puhul 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, mis on glükoosi madalaim kontsentratsioon). Kui peroksidaasi jäljendajatena kasutati Preisi siniseid nanoosakesi, oli piirang vaid 30 nM. Nanomolaarsed glükoosianalüüsid on sageli vajalikud molekulaarsel tasemel rakuliste uuringute jaoks, näiteks inimese eesnäärmevähi kasvu pärssimise42 ja Prochlorococcus'i CO2 sidumise käitumise uurimiseks ookeanis.
Selles artiklis töötati välja kompaktne ja odav metalllainejuhtkapillaaril (MWC) põhinev fotomeeter – elektropoleeritud sisepinnaga SUS316L roostevabast terasest kapillaar – ülitundlikuks neeldumise määramiseks. Kuna valgus võib metalllainejuhtkapillaaridesse lõksu jääda olenemata langemisnurgast, saab optilist teed oluliselt suurendada valguse hajumise tõttu lainelistel ja siledatel metallpindadel ning see on palju pikem kui MWC füüsiline pikkus. Lisaks konstrueeriti optilise ühenduse ja vedeliku sisse-/väljalaskeava jaoks lihtne T-ühendus, et minimeerida tühimahtu ja vältida mullide kinnijäämist. 7 cm MWC fotomeetri puhul on avastamispiir umbes 3000 korda parem võrreldes 1 cm küvetiga kaubandusliku spektrofotomeetriga tänu mittelineaarse optilise tee uuele täiustusele ja kiirele proovivahetusele ning tavaliste kromogeensete reagentide abil on saavutatav ka glükoosi tuvastamise kontsentratsioon vaid 5,12 nM.
Nagu joonisel 1 näidatud, koosneb MWC-põhine fotomeeter 7 cm pikkusest MWC-st, millel on EP-kvaliteediga elektropoleeritud sisepind, 505 nm läätsega LED-ist, reguleeritava võimendusega fotodetektorist ja kahest optilise sidestuse ja vedeliku sisendi jaoks. Väljund. Sissetuleva proovi vahetamiseks kasutatakse Pike'i sisselasketoruga ühendatud kolmekäigulist ventiili. Peek-toru sobib tihedalt kvartsplaadi ja MWC vastu, nii et T-ühenduses olev tühi ruumala on minimaalne, mis takistab tõhusalt õhumullide kinnijäämist. Lisaks saab kollimeeritud kiire T-kujulise kvartsplaadi kaudu MWC-sse hõlpsalt ja tõhusalt sisestada.
Kiir ja vedelproov juhitakse MCC-sse T-kujulise ühenduse kaudu ning MCC-d läbiv kiir võetakse vastu fotodetektoriga. Värvitud või tühjade proovide sissetulevad lahused juhiti vaheldumisi ICC-sse kolmekäigulise klapi kaudu. Beeri seaduse kohaselt saab värvilise proovi optilise tiheduse arvutada võrrandi abil. 1.10
kus Vcolor ja Vblank on fotodetektori väljundsignaalid vastavalt värviliste ja tühjade proovide sisestamisel MCC-sse ning Vdark on fotodetektori taustsignaal LED-i väljalülitamisel. Väljundsignaali muutust ΔV = Vcolor–Vblank saab mõõta proovide vahetamise teel. Vastavalt võrrandile. Nagu on näidatud joonisel 1, kui ΔV on palju väiksem kui Vblank–Vdark, siis valimi vahetamise skeemi kasutamisel võivad Vblank väikesed muutused (nt triiv) AMWC väärtust vähe mõjutada.
MWC-põhise fotomeetri ja küvettipõhise spektrofotomeetri jõudluse võrdlemiseks kasutati värviproovina punase tindi lahust, kuna sellel oli suurepärane värvistabiilsus ja hea kontsentratsiooni-neeldumise lineaarsus, ning pimeproovina DI H2O-d. Nagu tabelis 1 näidatud, valmistati punase tindi lahuste seeriaviisilise lahjenduse meetodil, kasutades lahustina DI H2O-d. Proovi 1 (S1), lahjendamata originaalpunase värvi, suhteline kontsentratsioon määrati väärtuseks 1,0. Joonisel 2 on näidatud 11 punase tindi proovi (S4 kuni S14) optilised fotod, mille suhtelised kontsentratsioonid (loetletud tabelis 1) on vahemikus 8,0 × 10–3 (vasakul) kuni 8,2 × 10–10 (paremal).
Proovi 6 mõõtmistulemused on näidatud joonisel 3(a). Värvitud ja tühjade proovide vahelise lülituspunktid on joonisel tähistatud topeltnooltega „↔“. On näha, et väljundpinge suureneb kiiresti värviliste proovide ja tühjade proovide vahelise lülitumise korral. Vcolor, Vblank ja vastav ΔV on leitavad joonisel näidatud viisil.
(a) Proovi 6, (b) proovi 9, (c) proovi 13 ja (d) proovi 14 mõõtmistulemused, kasutades MWC-põhist fotomeetrit.
Proovide 9, 13 ja 14 mõõtmistulemused on näidatud vastavalt joonistel 3(b)-(d). Nagu on näidatud joonisel 3(d), on mõõdetud ΔV ainult 5 nV, mis on peaaegu 3 korda suurem kui müra väärtus (2 nV). Väikest ΔV-d on mürast raske eristada. Seega saavutati avastamispiir suhtelise kontsentratsiooniga 8,2×10-10 (proov 14). Võrrandite 1 abil saab AMWC neeldumist arvutada mõõdetud Vcolor, Vblank ja Vdark väärtuste põhjal. Fotodetektori puhul, mille võimendus on 104, on Vdark -0,68 μV. Kõigi proovide mõõtmistulemused on kokku võetud tabelis 1 ja need on leitavad lisamaterjalidest. Nagu tabelis 1 näidatud, küllastub kõrgete kontsentratsioonide korral leitud neeldumine, seega ei saa neeldumist üle 3,7 MWC-põhiste spektromeetritega mõõta.
Võrdluseks mõõdeti spektrofotomeetriga ka punase tindi proovi ja mõõdetud akuveti neeldumine on näidatud joonisel 4. Akuveti väärtused lainepikkusel 505 nm (nagu on näidatud tabelis 1) saadi, viidates proovide 10, 11 või 12 kõveratele (nagu on näidatud sissejuhatuses joonisel 4) baasjoonena. Nagu näidatud, saavutati avastamispiir suhtelise kontsentratsioonini 2,56 x 10-6 (proov 9), kuna proovide 10, 11 ja 12 neeldumiskõverad olid üksteisest eristamatud. Seega paranes MWC-põhise fotomeetri kasutamisel avastamispiir 3125 korda võrreldes küvettipõhise spektrofotomeetriga.
Neeldumise ja kontsentratsiooni sõltuvus on esitatud joonisel 5. Küvetis mõõtmiste puhul on neeldumine proportsionaalne tindi kontsentratsiooniga 1 cm teepikkusel. MWC-põhiste mõõtmiste puhul täheldati madalatel kontsentratsioonidel neeldumise mittelineaarset suurenemist. Beeri seaduse kohaselt on neeldumine proportsionaalne optilise tee pikkusega, seega on neeldumise võimendus AEF (defineeritud kui AEF = AMWC/akuvett sama tindi kontsentratsiooni korral) MWC ja küveti optilise tee pikkuse suhe. Nagu joonisel 5 näidatud, on kõrgetel kontsentratsioonidel konstantne AEF umbes 7,0, mis on mõistlik, kuna MWC pikkus on täpselt 7 korda suurem kui 1 cm küveti pikkus. Madalate kontsentratsioonide korral (seotud kontsentratsioon <1,28 × 10-5) suureneb AEF aga kontsentratsiooni vähenedes ja küvetipõhise mõõtmise kõvera ekstrapoleerimisel jõuaks see väärtuseni 803 seotud kontsentratsiooni 8,2 × 10-10 juures. Madalate kontsentratsioonide korral (seotud kontsentratsioon <1,28 × 10-5) suureneb AEF aga kontsentratsiooni vähenedes ja küvetipõhise mõõtmise kõvera ekstrapoleerimisel jõuaks see väärtuseni 803 seotud kontsentratsiooni 8,2 × 10-10 juures. Однако при низких концентрациях (относительная концентрация <1,28 × 10–5) AEF увеличивается с уменьконтрацем может достигать значения 803 при относительной концентрации 8,2 × 10–10 при экстраполяции кривой измеорения kuveti Madalate kontsentratsioonide korral (suhteline kontsentratsioon <1,28 × 10–5) suureneb AEF aga kontsentratsiooni vähenedes ja võib küvetipõhiselt mõõtmiskõveralt ekstrapoleerides ulatuda väärtuseni 803 suhtelise kontsentratsiooni 8,2 × 10–10 juures.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，在相关浺0.12.2.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 幚伔 幚伔基于 比色皿 测量 曲线 ， 在 浓度 为 8,2 × 10-10 时 达到 达到 㾾到 达到 㾾到 达到 达到 达到 辂线 8 辂线 Однако при низких концентрациях (релевантные концентрации < 1,28 × 10-5) и при экстраполяции кривой измерения на основе кюветы она достигает значения относительной концентрации 8,1 × 8100 8,2. Madalate kontsentratsioonide korral (asjakohased kontsentratsioonid < 1,28 × 10-5) suureneb AED aga kontsentratsiooni vähenedes ning küvettipõhiselt mõõtmiskõveralt ekstrapoleerides saavutab see suhtelise kontsentratsiooni väärtuse 8,2 × 10–10 803.Selle tulemuseks on vastav optiline tee 803 cm (AEF × 1 cm), mis on palju pikem kui MWC füüsiline pikkus ja isegi pikem kui pikim kaubanduslikult saadaolev LWC (500 cm firmalt World Precision Instruments, Inc.). Doko Engineering LLC pikkus on 200 cm. Sellist mittelineaarset neeldumise suurenemist LWC-s pole varem teatatud.
Joonistel 6(a)-(c) on näidatud vastavalt MWC sektsiooni sisepinna optiline pilt, mikroskoobi pilt ja optilise profiiliga tehtud pilt. Nagu joonisel 6(a) näidatud, on sisepind sile ja läikiv, peegeldab nähtavat valgust ning on väga peegeldav. Nagu joonisel 6(b) näidatud, tekivad metalli deformeeritavuse ja kristallilise olemuse tõttu siledale pinnale väikesed mesad ja ebatasasused. Väikest pinda (<5 μm × 5 μm) arvestades on enamiku pindade karedus alla 1,2 nm (joonis 6(c)). Väikese pindala (<5 μm × 5 μm) arvestades on enamiku pindade karedus alla 1,2 nm (joonis 6(c)). Ввиду малой площади (<5 мкм×5 мкм) шероховатость большей части поверхности составляет менее 1,2 нм(). Väikese pindala (<5 µm × 5 µm) tõttu on enamiku pinna karedus alla 1,2 nm (joonis 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（。。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（。。c)））。 Учитывая небольшую площадь (<5 мкм × 5 мкм), шероховатость большинства поверхностей составляет менее (1,2нет менри). Arvestades väikest pindala (<5 µm × 5 µm), on enamiku pindade karedus alla 1,2 nm (joonis 6(c)).
(a) Optiline pilt, (b) mikroskoobi pilt ja (c) MWC lõike sisepinna optiline pilt.
Nagu on näidatud joonisel 7(a), määrab kapillaari optilise tee LOP langemisnurga θ (LOP = LC/sinθ, kus LC on kapillaari füüsiline pikkus). Teflon AF kapillaaride puhul, mis on täidetud DI H2O-ga, peab langemisnurk olema suurem kui kriitiline nurk 77,8°, seega on LOP ilma edasise parendamiseta väiksem kui 1,02 × LC3.6. MWC puhul on valguse piiramine kapillaari sees murdumisnäitajast või langemisnurgast sõltumatu, seega langemisnurga vähenedes võib valguse tee olla palju pikem kui kapillaari pikkus (LOP » LC). Nagu on näidatud joonisel 7(b), võib gofreeritud metallpind põhjustada valguse hajumist, mis võib optilist teed oluliselt suurendada.
Seega on MWC-l kaks valgusteed: peegeldumiseta otsene valgus (LOP = LC) ja saehambakujuline valgus mitmekordse peegeldusega külgseinte vahel (LOP » LC). Beeri seaduse kohaselt saab läbiva otsevalguse ja siksakilise valguse intensiivsust väljendada vastavalt kui PS×exp(-α×LC) ja PZ×exp(-α×LOP), kus konstant α on neeldumistegur, mis sõltub täielikult tindi kontsentratsioonist.
Kõrge kontsentratsiooniga tindi puhul (nt seotud kontsentratsioon >1,28 × 10-5) on siksakiline valgus tugevalt nõrgenenud ja selle intensiivsus on palju madalam kui sirgel valgusel, kuna sellel on suur neeldumisteguri ja palju pikem optiline tee. Kõrge kontsentratsiooniga tindi puhul (nt seotud kontsentratsioon >1,28 × 10-5) on siksakiline valgus tugevalt nõrgenenud ja selle intensiivsus on palju madalam kui sirgel valgusel, kuna sellel on suur neeldumisteguri ja palju pikem optiline tee. Для чернил с высокой концентрацией (например, относительная концентрация >1,28 × 10-5) зигзагообразный тугзагообразный его интенсивность намного ниже, чем у прямого света, из-за большого коэффициента поглощения и гораздо более длинного оптического излучения. Suure kontsentratsiooniga tindi puhul (nt suhteline kontsentratsioon >1,28×10-5) on siksakiline valgus tugevalt nõrgenenud ja selle intensiivsus on palju madalam kui otsesel valgusel suure neeldumisteguri ja palju pikema optilise emissiooni tõttu.rada.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 二 很 大）直光 ， 这 是 吸收 系数 大 光学 时间 更。。。 长 长 长 长 鿿 长 长 长 鿿 长 长 长Для чернил с высокой концентрацией (например, релевантные концентрации >1,28×10-5) зигзагообразный светие ослабляется, и его интенсивность намного ниже, чем у прямого света из-за большого коэффицигниента по более длительного оптического времени. Suure kontsentratsiooniga trükivärvide puhul (nt asjakohased kontsentratsioonid >1,28×10-5) on siksakiline valgus oluliselt nõrgenenud ja selle intensiivsus on suure neeldumisteguri ja pikema optilise aja tõttu palju madalam kui otsesel valgusel.väike tee.Seega domineeris neeldumise määramisel otsene valgus (LOP = LC) ja AEF hoiti konstantsena ~7,0 juures. Seevastu, kui neeldumistegur väheneb koos tindi kontsentratsiooni vähenemisega (nt seotud kontsentratsioon <1,28 × 10-5), suureneb siksakvalguse intensiivsus kiiremini kui sirge valguse intensiivsus ja seejärel hakkab siksakvalgus olulisemat rolli mängima. Seevastu, kui neeldumistegur väheneb koos tindi kontsentratsiooni vähenemisega (nt seotud kontsentratsioon <1,28 × 10-5), suureneb siksakvalguse intensiivsus kiiremini kui sirge valguse intensiivsus ja seejärel hakkab siksakvalgus olulisemat rolli mängima. Напротив, когда коэффициент поглощения уменьшается с уменьшением концентрации чернил (напримноясир, тольноясир концентрация <1,28 × 10-5), интенсивность зигзагообразного света увеличивается быстрее, чем у прямота, смивезата, с начинает играть зигзагообразный свет. Vastupidi, kui neeldumistegur väheneb koos tindi kontsentratsiooni vähenemisega (näiteks suhteline kontsentratsioon <1,28 × 10-5), suureneb siksakilise valguse intensiivsus kiiremini kui otsese valguse intensiivsus ja seejärel hakkab siksakiline valgus mängima.olulisemat rolli.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字形光开始发猥作用一个更比直一个更相反 ， 当 吸收 系数 随着 墨水 的 降低 而 降低 时 例如 例如 ， 相度 榵 ， 相度 浓庌 浓庌 浓庌10-5） ， 字形光 的 强度 比 增加 得 更 ， 然后 z 字形光 发挥 作用 重荁 作用 万 一 一更 更 更 更 更 更 更 更 HI的角色. И наоборот, когда коэффициент поглощения уменьшается с уменьшением концентрации чернил (напристовутю, чернил) концентрация < 1,28×10-5), интенсивность зигзагообразного света увеличивается быстрее, чем прямогд, и зигзагообразный свет начинает играть более важную роль. Vastupidiselt, kui neeldumistegur väheneb koos tindi kontsentratsiooni vähenemisega (näiteks vastav kontsentratsioon < 1,28 × 10-5), suureneb siksakilise valguse intensiivsus kiiremini kui otsese valguse intensiivsus ja seejärel hakkab siksakiline valgus mängima olulisemat rolli.rollitegelane.Seega saab saehambakujulise optilise tee (LOP » LC) tõttu AEF-i suurendada palju rohkem kui 7,0. MWC täpseid valguse läbilaskvuse omadusi saab saada lainejuhi moodi teooria abil.
Lisaks optilise tee parandamisele aitab kiire proovi vahetamine kaasa ka ülimadalatele avastamispiiridele. MCC väikese mahu (0,16 ml) tõttu võib MCC-s lahuste vahetamiseks ja vahetamiseks kuluv aeg olla alla 20 sekundi. Nagu joonisel 5 näidatud, on AMWC minimaalne tuvastatav väärtus (2,5 × 10–4) 4 korda madalam kui Acuvette'il (1,0 × 10–3). Kapillaaris voolava lahuse kiire vahetamine vähendab süsteemimüra (nt triivi) mõju neeldumise erinevuse täpsusele võrreldes küvetis oleva retentsioonilahusega. Näiteks, nagu on näidatud joonisel 3(b)-(d), on ΔV-d väikese mahuga kapillaaris kiire proovi vahetamise tõttu triivisignaalist kergesti eristatav.
Nagu tabelis 2 näidatud, valmistati deioniseeritud vett (DI H2O) lahustina kasutades erineva kontsentratsiooniga glükoosilahuseid. Värvitud või pimeproovid valmistati glükoosilahuse või deioniseeritud vee segamisel glükoosoksüdaasi (GOD) ja peroksidaasi (POD) 37 kromogeensete lahustega vastavalt fikseeritud mahusuhtes 3:1. Joonisel 8 on näidatud üheksa värvitud proovi (S2-S10) optilised fotod, mille glükoosikontsentratsioonid olid vahemikus 2,0 mM (vasakul) kuni 5,12 nM (paremal). Punetus väheneb glükoosikontsentratsiooni vähenedes.
Proovide 4, 9 ja 10 mõõtmistulemused MWC-põhise fotomeetriga on näidatud vastavalt joonistel 9(a)-(c). Nagu joonisel 9(c) näidatud, muutub mõõdetud ΔV vähem stabiilseks ja suureneb mõõtmise ajal aeglaselt, kuna GOD-POD reagendi enda värvus (isegi ilma glükoosi lisamata) valguses aeglaselt muutub. Seega ei saa järjestikuseid ΔV mõõtmisi korrata proovide puhul, mille glükoosikontsentratsioon on alla 5,12 nM (proov 10), sest kui ΔV on piisavalt väike, ei saa GOD-POD reagendi ebastabiilsust enam tähelepanuta jätta. Seetõttu on glükoosilahuse avastamispiir 5,12 nM, kuigi vastav ΔV väärtus (0,52 µV) on palju suurem kui müra väärtus (0,03 µV), mis näitab, et väikest ΔV-d on siiski võimalik tuvastada. Seda avastamispiiri saab veelgi parandada stabiilsemate kromogeensete reagentide abil.
(a) Proovi 4, (b) proovi 9 ja (c) proovi 10 mõõtmistulemused, kasutades MWC-põhist fotomeetrit.
AMWC neeldumist saab arvutada mõõdetud Vcolor, Vblank ja Vdark väärtuste abil. Fotodetektori puhul, mille võimendus on 105, on Vdark väärtus -0,068 μV. Kõikide proovide mõõtmised saab määrata lisamaterjalis. Võrdluseks mõõdeti glükoosiproove ka spektrofotomeetriga ja Acuvette'i mõõdetud neeldumine saavutas avastamispiiri 0,64 µM (proov 7), nagu on näidatud joonisel 10.
Neeldumise ja kontsentratsiooni vaheline seos on esitatud joonisel 11. MWC-põhise fotomeetriga saavutati avastamispiiri 125-kordne paranemine võrreldes küvettipõhise spektrofotomeetriga. See paranemine on väiksem kui punase tindi testis GOD-POD reagendi kehva stabiilsuse tõttu. Samuti täheldati madalate kontsentratsioonide korral neeldumise mittelineaarset suurenemist.
MWC-põhine fotomeeter on välja töötatud vedelate proovide ülitundlikuks tuvastamiseks. Optilist teed saab oluliselt suurendada ja see on palju pikem kui MWC füüsiline pikkus, kuna laineliste siledate metallkülgseinte poolt hajutatud valgus jääb kapillaari sisse olenemata langemisnurgast. Tänu uuele mittelineaarsele optilisele võimendusele ning kiirele proovivahetusele ja glükoosi tuvastamisele on tavapäraste GOD-POD reagentidega võimalik saavutada kuni 5,12 nM kontsentratsioone. Seda kompaktset ja odavat fotomeetrit kasutatakse laialdaselt bioteadustes ja keskkonnaseires jälgede analüüsimiseks.
Nagu joonisel 1 näidatud, koosneb MWC-põhine fotomeeter 7 cm pikkusest MWC-st (siseläbimõõt 1,7 mm, välisläbimõõt 3,18 mm, EP-klassi elektropoleeritud sisepind, SUS316L roostevabast terasest kapillaar), 505 nm lainepikkusega LED-ist (Thorlabs M505F1) ja läätsedest (kiire hajumine umbes 6,6 kraadi), muudetava võimendusega fotodetektorist (Thorlabs PDB450C) ja kahest T-pistikust optilise side ja vedeliku sisse-/väljalülitamise jaoks. T-pistik on valmistatud läbipaistva kvartsplaadi ühendamisel PMMA-toruga, millesse on tihedalt sisestatud ja liimitud MWC ja Peek-torud (0,72 mm sisediameeter, 1,6 mm välisdiameeter, Vici Valco Corp.). Sissetuleva proovi vahetamiseks kasutatakse Pike'i sisselasketoruga ühendatud kolmekäigulist ventiili. Fotodetektor suudab teisendada vastuvõetud optilise võimsuse P võimendatud pingesignaaliks N×V (kus V/P = 1,0 V/W lainepikkusel 1550 nm, võimendust N saab käsitsi reguleerida vahemikus 103–107). Lühiduse mõttes kasutatakse väljundsignaalina N×V asemel V-d.
Võrdluseks kasutati vedelate proovide neeldumise mõõtmiseks ka kaubanduslikku spektrofotomeetrit (Agilent Technologies Cary 300 seeria koos R928 suure efektiivsusega fotokordistiga) 1,0 cm küvetirakuga.
MWC lõike sisepinda uuriti optilise pinnaprofiilijaga (ZYGO New View 5022), mille vertikaalne ja külgmine lahutusvõime oli vastavalt 0,1 nm ja 0,11 µm.
Kõik kemikaalid (analüütilise puhtusega, edasist puhastamist ei vajanud) osteti ettevõttelt Sichuan Chuangke Biotechnology Co., Ltd. Glükoosi testikomplektid sisaldavad glükoosoksüdaasi (GOD), peroksidaasi (POD), 4-aminoantipüriini ja fenooli jne. Kromogeenne lahus valmistati tavapärase GOD-POD 37 meetodi abil.
Nagu tabelis 2 näidatud, valmistati DI H2O abil järjestikuse lahjenduse meetodil (üksikasjad vt lisamaterjalidest) lahjendusvedelikuna erineva kontsentratsiooniga glükoosilahuseid. Värvitud või pimeproovide valmistamiseks segage glükoosilahus või deioniseeritud vesi kromogeense lahusega vastavalt fikseeritud mahusuhtes 3:1. Kõiki proove hoiti enne mõõtmist 10 minutit temperatuuril 37 °C valguse eest kaitstult. GOD-POD meetodil muutuvad värvitud proovid punaseks, neeldumismaksimum on 505 nm juures ja neeldumine on peaaegu proportsionaalne glükoosi kontsentratsiooniga.
Nagu tabelis 1 näidatud, valmistati punase tindi lahuste seeria (Ostrich Ink Co., Ltd., Tianjin, Hiina) seriaalse lahjenduse meetodil, kasutades lahustina DI H2O.
Kuidas seda artiklit tsiteerida: Bai, M. jt. Kompaktne fotomeeter, mis põhineb metalllainejuhtkapillaaridel: glükoosi nanomolaarsete kontsentratsioonide määramiseks. The Science. 5, 10476. doi: 10.1038/srep10476 (2015).
Dress, P. ja Franke, H. Vedelikuanalüüsi ja pH väärtuse kontrolli täpsuse suurendamine vedela südamikuga lainejuhi abil. Dress, P. ja Franke, H. Vedelikuanalüüsi ja pH väärtuse kontrolli täpsuse suurendamine vedela südamikuga lainejuhi abil.Dress, P. ja Franke, H. Vedelikuanalüüsi ja pH reguleerimise täpsuse parandamine vedela südamikuga lainejuhi abil. 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. ja Franke, H. Vedelikuanalüüsi ja pH reguleerimise täpsuse parandamine vedela südamikuga lainejuhtide abil.Lülitu teaduse juurde. Meter. 68, 2167–2171 (1997).
Li, QP, Zhang, J.-Z., Millero, FJ ja Hansell, DA. Merevees sisalduva ammooniumi jälgede pidev kolorimeetriline määramine pika teekonnaga vedeliklainejuhtkapillaarkambriga. Li, QP, Zhang, J.-Z., Millero, FJ ja Hansell, DA. Merevees sisalduva ammooniumi jälgede pidev kolorimeetriline määramine pika teekonnaga vedeliklainejuhtkapillaarkambriga.Lee, KP, Zhang, J.-Z., Millero, FJ ja Hansel, DA. Merevees sisalduva ammooniumi jälgede pidev kolorimeetriline määramine kapillaarkambri ja vedeliklainejuhi abil. 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 ja Hansell, DA.Lee, KP, Zhang, J.-Z., Millero, FJ ja Hansel, DA. Merevees sisalduva ammooniumi jälgede pidev kolorimeetriline määramine pikamaa vedeliklainejuhtkapillaaride abil.Keemia märtsis. 96, 73–85 (2005).
Páscoa, RNMJ, Tóth, IV ja Rangel, AOSS. Ülevaade vedeliklainejuht-kapillaarrakkude hiljutistest rakendustest voolupõhistes analüüsitehnikates spektroskoopiliste tuvastusmeetodite tundlikkuse suurendamiseks. Páscoa, RNMJ, Tóth, IV ja Rangel, AOSS. Ülevaade vedeliklainejuht-kapillaarrakkude hiljutistest rakendustest voolupõhistes analüüsitehnikates spektroskoopiliste tuvastusmeetodite tundlikkuse suurendamiseks.Pascoa, RNMJ, Toth, IV ja Rangel, AOSS. Ülevaade vedeliklainejuhtkapillaarrakkude hiljutistest rakendustest vooluanalüüsi tehnikates spektroskoopiliste tuvastusmeetodite tundlikkuse parandamiseks. Páscoa, RNMJ, Tóth, IV ja 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 最提检测 方法 的。。。 灵敏度 灵敏度 灵敏度 灵敏度 灵敏度 灵敏度 灦福敏庁 灦福底灵敏度 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 ja Rangel, AOSS. Ülevaade vedeliklainejuhtkapillaarrakkude hiljutistest rakendustest voolupõhistes analüütilistes meetodites spektroskoopiliste tuvastusmeetodite tundlikkuse suurendamiseks.pärak. Keemiaseadus 739, 1–13 (2012).
Wen, T., Gao, J., Zhang, J., Bian, B. ja Shen, J. Õõnsate lainejuhtide kapillaarides olevate Ag ja AgI kilede paksuse uurimine. Wen, T., Gao, J., Zhang, J., Bian, B. ja Shen, J. Õõnsate lainejuhtide kapillaarides olevate Ag ja AgI kilede paksuse uurimine.Wen T., Gao J., Zhang J., Bian B. ja Shen J. Õõnsate lainejuhtide kapillaarides kasutatavate Ag- ja AgI-kilede paksuse uurimine. 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. Uuringud õhukanalis sisalduva õhukese Ag- ja AgI-kile paksuse kohta.Wen T., Gao J., Zhang J., Bian B. ja Shen J. Õhukese Ag ja AgI kile paksuse uurimine õõnsates lainejuhtkapillaarides.Infrapunafüüsika. Tehnoloogia 42, 501–508 (2001).
Gimbert, LJ, Haygarth, PM ja Worsfold, PJ. Looduslikes vetes fosfaadi nanomolaarsete kontsentratsioonide määramine, kasutades voolusissepritset pika teepikkusega vedeliklainejuhtkapillaarrakuga ja tahkisspektrofotomeetrilist detekteerimist. Gimbert, LJ, Haygarth, PM ja Worsfold, PJ. Looduslikes vetes fosfaadi nanomolaarsete kontsentratsioonide määramine, kasutades voolusissepritset pika teepikkusega vedeliklainejuhtkapillaarrakuga ja tahkisspektrofotomeetrilist detekteerimist.Gimbert, LJ, Haygarth, PM ja Worsfold, PJ. Nanomolaarsete fosfaatide kontsentratsioonide määramine looduslikes vetes, kasutades voolu sissepritset vedeliklainejuht-kapillaarraku ja tahkisspektrofotomeetrilist detekteerimist. Gimbert, LJ, Haygarth, PM ja 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 ja Worsfold, PJ. Loodusliku vee fosfaadikontsentratsiooni määramine vedeliksüstla ja pikamaa vedeliklainejuhi kapillaartoru abil.Gimbert, LJ, Haygarth, PM ja Worsfold, PJ. Nanomolaarse fosfaadi määramine looduslikus vees, kasutades sissepritsevoolu ja pika optilise teega kapillaarlainejuhet ning tahkis-spektrofotomeetrilist detekteerimist.Taranta 71, 1624–1628 (2007).
Belz, M., Dress, P., Sukhitskiy, A. ja Liu, S. Vedela lainejuhi kapillaarrakkude lineaarsus ja efektiivne optiline teepikkus. Belz, M., Dress, P., Sukhitskiy, A. ja Liu, S. Vedela lainejuhi kapillaarrakkude lineaarsus ja efektiivne optiline teepikkus.Belz M., Dress P., Suhitsky A. ja Liu S. Lineaarsus ja efektiivne optilise tee pikkus kapillaarrakkude vedellainejuhtides. 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. ja Liu, S. Vedela vee lineaarsus ja efektiivne pikkus.Belz M., Dress P., Suhitsky A. ja Liu S. Lineaarne ja efektiivne optiline teepikkus kapillaarrakkude vedeliklaines.SPIE 3856, 271–281 (1999).
Dallas, T. ja Dasgupta, PK. Tunneli lõpus paistab valgus: vedela südamikuga lainejuhtide hiljutised analüütilised rakendused. Dallas, T. ja Dasgupta, PK. Tunneli lõpus paistab valgus: vedela südamikuga lainejuhtide hiljutised analüütilised rakendused.Dallas, T. ja Dasgupta, PK. Valgus tunneli lõpus: vedela südamikuga lainejuhtide hiljutised analüütilised rakendused. Dallas, T. & Dasgupta, PK Valgus tunneli lõpus:液芯波导的最新分析应用. Dallas, T. & Dasgupta, PK Valgus tunneli lõpus:液芯波导的最新分析应用.Dallas, T. ja Dasgupta, PK. Valgus tunneli lõpus: vedela südamikuga lainejuhtide uusim analüütiline rakendus.TrAC, trendianalüüs. Chemical. 23, 385–392 (2004).
Ellis, PS, Gentle, BS, Grace, MR ja McKelvie, ID. Mitmekülgne täieliku sisemise peegelduse fotomeetriline tuvastusrakk vooluanalüüsiks. Ellis, PS, Gentle, BS, Grace, MR ja McKelvie, ID. Mitmekülgne täieliku sisemise peegelduse fotomeetriline tuvastusrakk vooluanalüüsiks.Ellis, PS, Gentle, BS, Grace, MR ja McKelvey, ID. Universaalne fotomeetriline täieliku sisepeegelduse rakk vooluanalüüsiks. Ellis, PS, Gentle, BS, Grace, MR ja 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 ja McKelvie, IdahoEllis, PS, Gentle, BS, Grace, MR ja McKelvey, ID. Vooluanalüüsi universaalne TIR-fotomeetriline rakk.Taranta 79, 830–835 (2009).
Ellis, PS, Lyddy-Meaney, AJ, Worsfold, PJ ja McKelvie, ID. Mitme peegeldusega fotomeetriline voolukamber suudmealade vee voolu sissepritse analüüsiks. Ellis, PS, Lyddy-Meaney, AJ, Worsfold, PJ ja McKelvie, ID. Mitme peegeldusega fotomeetriline voolukamber suudmealade vee voolu sissepritse analüüsiks.Ellis, PS, Liddy-Minnie, AJ, Worsfold, PJ ja McKelvey, ID. Mitme peegeldusega fotomeetriline voolukamber suudmealade vee vooluanalüüsiks. Ellis, PS, Lyddy-Meaney, AJ, Worsfold, PJ ja 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 ja McKelvie, Idaho.Ellis, PS, Liddy-Minnie, AJ, Worsfold, PJ ja McKelvey, ID. Mitme peegeldusega fotomeetriline voolukamber voolu sissepritse analüüsiks suudmealadel.anus Chim. Acta 499, 81-89 (2003).
Pan, J.-Z., Yao, B. ja Fang, Q. Nanolitersuuruses proovide vedela südamikuga lainejuhi neeldumise tuvastamisel põhinev käeshoitav fotomeeter. Pan, J.-Z., Yao, B. ja Fang, Q. Nanoliterskaala proovide vedela südamikuga lainejuhi neeldumise tuvastamisel põhinev käeshoitav fotomeeter.Pan, J.-Z., Yao, B. ja Fang, K. Nanolitersuuruses proovide jaoks mõeldud vedela südamikuga lainepikkuse neeldumise tuvastamisel põhinev käeshoitav fotomeeter. 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. Põhineb 液芯波波水水水油法的纳法手手手持光度计.Pan, J.-Z., Yao, B. ja Fang, K. Nanoskaala prooviga pihufotomeeter, mis põhineb neeldumise tuvastamisel vedela tuuma laines.anus Chemical. 82, 3394–3398 (2010).
Zhang, J.-Z. Suurendage süstimisvoolu analüüsi tundlikkust, kasutades spektrofotomeetriliseks tuvastamiseks pikka optilist rada omavat kapillaarvoolurakku. anus. the science. 22, 57–60 (2006).
D'Sa, EJ ja Steward, RG. Vedelkapillaarlainejuhi rakendus neeldumisspektroskoopias (vastus Byrne'i ja Kaltenbacheri kommentaarile). D'Sa, EJ ja Steward, RG. Vedelkapillaarlainejuhi rakendus neeldumisspektroskoopias (vastus Byrne'i ja Kaltenbacheri kommentaarile).D'Sa, EJ ja Steward, RG Vedelkapillaarlainejuhtide rakendused neeldumisspektroskoopias (vastus Byrne'i ja Kaltenbacheri kommentaaridele). 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 Vedeliku 毛绿波波对在absorptsioonispektri kasutamine（回复Byrne和Kaltenbacher的评论）.D'Sa, EJ ja Steward, RG Vedelkapillaarlainejuhid neeldumisspektroskoopia jaoks (vastuseks Byrne'i ja Kaltenbacheri kommentaaridele).limonool. Okeanograaf. 46, 742–745 (2001).
Khijwania, SK ja Gupta, BD. Kiudoptiline hääbuva välja neeldumisandur: kiu parameetrite ja sondi geomeetria mõju. Khijwania, SK ja Gupta, BD. Kiudoptiline hääbuva välja neeldumisandur: kiu parameetrite ja sondi geomeetria mõju.Hijvania, SK ja Gupta, BD fiiberoptiline evanestseeruva välja neeldumisandur: kiu parameetrite ja sondi geomeetria mõju. 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, Slovakkia ja Gupta, Briti ColumbiaHijvania, SK ja Gupta, BD. Hääbuva välja neeldumisega fiiberoptilised andurid: kiu parameetrite ja sondi geomeetria mõju.Optika ja kvantelektroonika 31, 625–636 (1999).
Biedrzycki, S., Buric, MP, Falk, J. ja Woodruff, SD. Õõnsate, metallvoodriga lainejuht-Ramani andurite nurkväljund. Biedrzycki, S., Buric, MP, Falk, J. ja Woodruff, SD. Õõnsate, metallvoodriga lainejuht-Ramani andurite nurkväljund.Bedjitsky, S., Burich, MP, Falk, J. ja Woodruff, SD. Õõneslainejuht-Raman-andurite nurkväljund metallvoodriga. 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. ja Woodruff, SD. Raman-anduri nurkväljund palja metalllainejuhiga.51. valiku taotlus, 2023–2025 (2012).
Harrington, JA. Ülevaade õõneslainejuhtidest infrapunakiirguse edastamiseks. Kiudoptika integreerimine. Valikuvõimalus. 19, 211–227 (2000).