Merci fir Äre Besuch op Nature.com. D'Browserversioun, déi Dir benotzt, huet limitéiert CSS-Ënnerstëtzung. Fir déi bescht Erfahrung empfeelen mir Iech, en aktualiséierte Browser ze benotzen (oder de Kompatibilitéitsmodus am Internet Explorer auszeschalten). An der Zwëschenzäit, fir weider Ënnerstëtzung ze garantéieren, wäerte mir d'Websäit ouni Stiler a JavaScript duerstellen.
D'Spueranalyse vu flëssege Proben huet eng breet Palette vun Uwendungen an de Liewenswëssenschaften an der Ëmweltiwwerwaachung. An dëser Aarbecht hu mir e kompakten an net deierbare Photometer entwéckelt, deen op Metallwellenleiterkapillaren (MCCs) baséiert ass, fir d'ultrasensitiv Bestëmmung vun der Absorptioun. De optesche Wee kann däitlech vergréissert ginn, a vill méi laang wéi déi kierperlech Längt vum MWC, well d'Liicht, dat vun de gewellte glatte Metallsäitewänn gestreet gëtt, onofhängeg vum Afallswénkel an der Kapillär agespaart ka ginn. Konzentratioune vu bis zu 5,12 nM kënnen duerch nei netlinear optesch Verstärkung a séier Proufwiesselen an Glukosdetektioun mat gängege chromogenen Reagenzien erreecht ginn.
Photometrie gëtt wäit verbreet fir d'Spueranalyse vu flëssege Proben agesat wéinst der Villfalt u verfügbare chromogenen Reagenzien an Halbleiter-optoelektroneschen Apparater1,2,3,4,5. Am Verglach mat der traditioneller Kuvetten-baséierter Absorbanzbestëmmung reflektéieren (TIR) ​​Flëssegkeetswellenleiterkapillaren (LWC) andeems se d'Liicht vum Sond an der Kapillar halen1,2,3,4,5. Ouni weider Verbesserung ass den optesche Wee awer nëmmen no bei der physescher Längt vum LWC3,6, an eng Erhéijung vun der LWC-Längt iwwer 1,0 m wäert ënner staarker Liichtdämpfung an engem héije Risiko vu Blasen etc. leiden.3, 7. Wat déi proposéiert Multireflexiounszell fir Verbesserunge vum optesche Wee ugeet, gëtt d'Detektiounslimit nëmmen ëm e Faktor vun 2,5-8,9 verbessert.
Et gëtt de Moment zwou Haaptzorte vu LWC, nämlech Teflon AF Kapillaren (mat engem Breechungsindex vun nëmmen ~1,3, wat méi niddereg ass wéi dee vu Waasser) a Siliziumdioxid Kapillaren, déi mat Teflon AF oder Metallfilmer beschichtet sinn1,3,4. Fir TIR op der Grenzfläch tëscht dielektresche Materialien z'erreechen, sinn Materialien mat engem niddrege Breechungsindex an héije Liichtinfallswénkelen erfuerderlech3,6,10. Wat d'Teflon AF Kapillaren ugeet, ass Teflon AF wéinst senger poröser Struktur3,11 atmungsaktiv a kann kleng Quantitéiten u Substanzen a Waasserprouwen absorbéieren. Fir Quarzkapillaren, déi vun baussen mat Teflon AF oder Metall beschichtet sinn, ass de Breechungsindex vu Quarz (1,45) méi héich wéi déi vun de meeschte flëssege Prouwen (z.B. 1,33 fir Waasser)3,6,12,13. Fir Kapillaren, déi mat engem Metallfilm dobannen beschichtet sinn, goufen d'Transporteigenschaften ënnersicht14,15,16,17,18, awer de Beschichtungsprozess ass komplizéiert, d'Uewerfläch vum Metallfilm huet eng rau a porös Struktur4,19.
Zousätzlech hunn kommerziell LWCs (AF Teflon-beschichtete Kapillaren an AF Teflon-beschichtete Silica-Kapillaren, World Precision Instruments, Inc.) nach aner Nodeeler, wéi zum Beispill: fir Feeler. Dat grousst Doudegt Volumen vum TIR3,10, (2) T-Verbinder (fir Kapillaren, Faseren an Inlet-/Outlet-Réier ze verbannen) kann Loftblosen10 afänken.
Gläichzäiteg ass d'Bestimmung vum Glukosniveau vu grousser Bedeitung fir d'Diagnos vun Diabetis, Liewerzirrhose a psychesche Krankheeten20. a vill Detektiounsmethoden wéi Photometrie (inklusiv Spektrophotometrie21, 22, 23, 24, 25 a Kolorimetrie op Pabeier26, 27, 28), Galvanometrie29, 30, 31, Fluorometrie32, 33, 34, 35, optesch Polarimetrie36, Uewerflächenplasmonresonanz37, Fabry-Perot-Kavitéit38, Elektrochemie39 a Kapillarelektrophorese40,41 a sou weider. Wéi och ëmmer, déi meescht vun dëse Methoden erfuerderen deier Ausrüstung, an d'Detektioun vu Glukos a verschiddene nanomolare Konzentratioune bleift eng Erausfuerderung (zum Beispill fir photometresch Miessungen21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, déi niddregst Glukoskonzentratioun). D'Limitatioun war nëmmen 30 nM, wéi preiseschblo Nanopartikel als Peroxidase-Imitatore benotzt goufen). Nanomolar Glukosanalysen sinn dacks fir Zellstudien op molekularem Niveau erfuerderlech, wéi z. B. d'Inhibitioun vum Wuesstum vu Prostatakarzinom beim Mënsch42 an d'CO2-Fixatiounsverhalen vu Prochlorococcus am Ozean.
An dësem Artikel gouf e kompakten, bëllegen Photometer baséiert op engem Metallwellenleiterkapillar (MWC), e SUS316L Edelstahlkapillar mat enger elektropoléierter bannenzeger Uewerfläch, fir d'ultrasensitiv Absorptiounsbestëmmung entwéckelt. Well Liicht a Metallkapillaren agespaart ka ginn, onofhängeg vum Afallswénkel, kann den optesche Wee duerch Liichtstreuung op gewellte a glatte Metalloberflächen däitlech vergréissert ginn, an ass vill méi laang wéi déi kierperlech Längt vum MWC. Zousätzlech gouf en einfachen T-Stecker fir d'optesch Verbindung an den Flëssegkeetsanlaaf/-Outlet entwéckelt fir den Doudege Volumen ze minimiséieren an d'Auffange vu Blasen ze vermeiden. Fir de 7 cm MWC Photometer ass d'Detektiounslimit ëm ongeféier 3000 Mol verbessert am Verglach zum kommerzielle Spektrophotometer mat enger 1 cm Kuvette wéinst der neier Verbesserung vum netlinearen optesche Wee an dem schnelle Proufwiessel, an d'Glukosdetektiounskonzentratioun kann och nëmmen 5,12 nM mat übleche chromogene Reagenzien erreecht ginn.
Wéi an der Figur 1 gewisen, besteet de MWC-baséierte Photometer aus engem 7 cm laangen MWC mat enger elektropoléierter bannenzeger Uewerfläch vun EP-Qualitéit, enger 505 nm LED mat enger Lëns, engem justierbarem Verstärkungsphotodetektor, an zwou fir optesch Kopplung an Flëssegkeetsinput. Sortie. En Dräi-Wee-Ventil, deen un d'Pike-Inlet-Röhre ugeschloss ass, gëtt benotzt fir déi akommende Prouf ze schalten. D'Peek-Röhre passt enk un d'Quarzplack an den MWC, sou datt den Doudege Volumen am T-Stecker op e Minimum reduzéiert gëtt, wat effektiv verhënnert datt Loftblosen agespaart ginn. Zousätzlech kann de kolliméierte Stral einfach an effizient duerch d'T-Stéck Quarzplack an den MWC agefouert ginn.
De Stral an d'flësseg Prouf ginn duerch en T-Stéck an den MCC agefouert, an de Stral, deen duerch den MCC geet, gëtt vun engem Photodetektor opgeholl. Ukommende Léisunge vu gefierften oder blanne Prouwe goufen ofwiesselnd duerch en Dräiweeventil an den ICC agefouert. Nom Beer-Gesetz kann d'optesch Dicht vun enger faarweger Prouf aus der Equatioun berechent ginn. 1.10
wou Vcolor a Vblank d'Ausgangssignaler vum Photodetektor sinn, wa Faarf- respektiv Blank-Prouwe an den MCC agefouert ginn, an Vdark den Hannergrondsignal vum Photodetektor ass, wann d'LED ausgeschalt ass. D'Ännerung vum Ausgangssignal ΔV = Vcolor–Vblank kann duerch d'Wiessele vun de Prouwe gemooss ginn. Geméiss der Equatioun. Wéi an der Figur 1 gewisen, wann ΔV vill méi kleng ass wéi Vblank–Vdark, kënnen, wann e Sampling-Wiesselschema benotzt gëtt, kleng Ännerungen am Vblank (z.B. Drift) wéineg Afloss op den AMWC-Wäert hunn.
Fir d'Leeschtung vum MWC-baséierte Photometer mam Kuvetten-baséierte Spektrophotometer ze vergläichen, gouf eng rout Tëntléisung als Faarfprouf benotzt wéinst hirer exzellenter Faarfstabilitéit a gudder Konzentratiouns-Absorbanzlinearitéit, DI H2O als Blannprouf. Wéi an der Tabell 1 gewisen, gouf eng Serie vu rouder Tëntléisungen duerch d'Serienverdënnungsmethod mat DI H2O als Léisungsmëttel virbereet. Déi relativ Konzentratioun vu Prouf 1 (S1), onverdënnter ursprénglecher rouder Faarf, gouf op 1,0 bestëmmt. An der Fig. 2 weist d'Figur optesch Fotoe vun 11 rouder Tëntprouwen (S4 bis S14) mat relative Konzentratiounen (opgezielt an der Tabell 1) tëscht 8,0 × 10–3 (lénks) an 8,2 × 10–10 (riets).
D'Miessresultater fir d'Prouf 6 sinn an de Fig. 3(a) gewisen. D'Punkten fir tëscht gefierfte a blanne Prouwe ze wiesselen sinn an der Figur duerch duebel Pfeiler "↔" markéiert. Et ass ze gesinn, datt d'Ausgangsspannung séier eropgeet wann ee vu faarwege Prouwe op blann Prouwe wiesselt an ëmgekéiert. Vcolor, Vblank an déi entspriechend ΔV kënnen wéi an der Figur gewisen kritt ginn.
(a) Miessresultater fir d'Prouf 6, (b) d'Prouf 9, (c) d'Prouf 13 an (d) d'Prouf 14 mat engem MWC-baséierte Photometer.
D'Miessresultater fir d'Prouwe 9, 13 an 14 sinn an de Fig. 3(b)-(d) gewisen. Wéi an der Figur 3(d) gewisen, ass den gemoossenen ΔV nëmme 5 nV, wat bal den dräifache vum Rauschwäert (2 nV) ass. En klengen ΔV ass schwéier vum Rausch z'ënnerscheeden. Dofir huet d'Detektiounsgrenz eng relativ Konzentratioun vun 8,2 × 10⁻⁹ (Prouf 14) erreecht. Mat Hëllef vun den Equatiounen. 1. D'AMWC-Absorptioun kann aus gemoossenen Vcolor-, Vblank- a Vdark-Wäerter berechent ginn. Fir e Photodetektor mat engem Verstärkungsgrad vun 10⁴ ass Vdark -0,68 μV. D'Miessresultater fir all Prouwe sinn an der Tabell 1 zesummegefaasst a kënnen am Ergänzungsmaterial fonnt ginn. Wéi an der Tabell 1 gewisen, ass d'Absorptioun, déi bei héije Konzentratioune fonnt gëtt, gesättigt, sou datt eng Absorptioun iwwer 3,7 net mat MWC-baséierte Spektrometer gemooss ka ginn.
Zum Verglach gouf eng rout Tëntprouf och mat engem Spektrophotometer gemooss an déi gemoossen Acuvette-Absorptioun ass an der Figur 4 gewisen. D'Acuvette-Wäerter bei 505 nm (wéi an der Tabell 1 gewisen) goufen duerch d'Berécksiichtegung vun de Kurven vun de Proben 10, 11 oder 12 (wéi am Inset gewisen) als Basiswäert kritt. Wéi gewisen, huet d'Detektiounsgrenz eng relativ Konzentratioun vun 2,56 x 10-6 (Prouf 9) erreecht, well d'Absorptiounskurven vun de Proben 10, 11 an 12 net vuneneen z'ënnerscheeden waren. Sou gouf d'Detektiounsgrenz beim Gebrauch vum MWC-baséierte Photometer ëm e Faktor 3125 am Verglach zum Kuvette-baséierte Spektrophotometer verbessert.
D'Ofhängegkeet vun der Absorptiounskonzentratioun gëtt an der Fig. 5 duergestallt. Fir Kuvettenmiessunge ass d'Absorptioun proportional zu der Tëntkonzentratioun bei enger Weelängt vun 1 cm. Wärend fir MWC-baséiert Miessunge bei niddrege Konzentratioune eng net-linear Erhéijung vun der Absorptioun observéiert gouf. Nom Beer-Gesetz ass d'Absorptioun proportional zu der optescher Weelängt, sou datt den Absorptiounsgewënn AEF (definéiert als AEF = AMWC/Acuvette bei der selwechter Tëntkonzentratioun) de Verhältnes vun MWC zu der optescher Weelängt vun der Kuvette ass. Wéi an der Figur 5 gewisen, ass bei héije Konzentratioune déi konstant AEF ongeféier 7,0, wat raisonnabel ass, well d'Längt vun der MWC genau 7-mol sou laang wéi eng 1 cm Kuvette ass. Wéi och ëmmer, bei niddrege Konzentratiounen (verwandt Konzentratioun <1,28 × 10-5) klëmmt den AEF mat ofhuelender Konzentratioun a géif e Wäert vun 803 bei enger verwandter Konzentratioun vun 8,2 × 10-10 erreechen, andeems d'Kurve vun der Kuvettenbaséierter Miessung extrapoléiert gëtt. Wéi och ëmmer, bei niddrege Konzentratiounen (verwandt Konzentratioun <1,28 × 10-5) klëmmt den AEF mat ofhuelender Konzentratioun a géif e Wäert vun 803 bei enger verwandter Konzentratioun vun 8,2 × 10-10 erreechen, andeems d'Kurve vun der Kuvettenbaséierter Miessung extrapoléiert gëtt. Однако при низких концентрациях (относительная концентрация <1,28 × 10–5) AEF увеличивается с уменицентся может достигать значения 803 при относительной концентрации 8,2 × 10–10 при экстраполяции кримеровин измекови. Wéi och ëmmer, bei niddrege Konzentratiounen (relativ Konzentratioun <1,28 × 10–5) klëmmt den AEF mat ofhuelender Konzentratioun a kann e Wäert vun 803 bei enger relativer Konzentratioun vun 8,2 × 10–10 erreechen, wann en aus enger Kuvetten-baséierter Miesskurve extrapoléiert gëtt.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，在相兦浌在相兦浓在相兦时将达到803 的值.然而 ， 在 低 浓度 （相关 浓度 <1.28 × 10-5） ， ， ， ， ， AEF 随着 的 降低 而 逸 并 并 并基于 比色皿 测量 曲线 ， 在 浓度 为 8.2 × 10-10 时 达到 达到 达到 达到。。。。 Однако при низких концентрациях (релевантные концентрации < 1,28 × 10-5) АЭП увеличивается суми и при экстраполяции кривой измерения на основе кюветы она достигает значения относительной концентельной конценцентрации 80,10 × 808,20 × 80,20. Wéi och ëmmer, bei niddrege Konzentratiounen (relevant Konzentratiounen < 1,28 × 10-5) klëmmt den AED mat ofhuelender Konzentratioun, a wann en vun enger Kuvette-baséierter Miesskurv extrapoléiert gëtt, erreecht en e relative Konzentratiounswäert vun 8,2 × 10–10 803.Dëst resultéiert an engem entspriechenden optesche Wee vun 803 cm (AEF × 1 cm), wat vill méi laang ass wéi déi kierperlech Längt vum MWC, a souguer méi laang wéi de längsten kommerziell verfügbare LWC (500 cm vun World Precision Instruments, Inc.). Doko Engineering LLC huet eng Längt vun 200 cm. Dës net-linear Erhéijung vun der Absorptioun am LWC gouf virdru net gemellt.
An Abb. 6(a)-(c) sinn en optescht Bild, e Mikroskopbild an en optescht Profilerbild vun der bannenzeger Uewerfläch vun der MWC-Sektioun ze gesinn. Wéi an Abb. 6(a) gewisen, ass déi bannenzeg Uewerfläch glat a glänzend, kann siichtbaart Liicht reflektéieren an ass héichreflektiv. Wéi an Abb. 6(b) gewisen, erschéngen, wéinst der Deforméierbarkeet an der kristalliner Natur vum Metall, kleng Mesas an Onreegelméissegkeeten op der glatter Uewerfläch. Bei enger klenger Fläch (<5 μm × 5 μm) ass d'Rauheet vun de meeschte Flächen manner wéi 1,2 nm (Fig. 6(c)). Bei enger klenger Fläch (<5 μm × 5 μm) ass d'Rauheet vun de meeschte Flächen manner wéi 1,2 nm (Fig. 6(c)). Ввиду малой площади (<5 мкм×5 мкм) шероховатость большей части поверхности составляет менее 1,2 нм (ри)с. Wéinst der klenger Fläch (<5 µm × 5 µm) ass d'Rauheet vun der gréisster Deeler vun der Uewerfläch manner wéi 1,2 nm (Fig. 6(c)).考虑到小面积（<5 μm×5 μm），大多数表面的粗糙度小于1.2 nm（图6（c））考虑到小面积（<5 μm×5 μm），大多数表面的粗糙度小于1.2 nm（图6（c）） Учитывая небольшую площадь (<5 мкм × 5 мкм), шероховатость большинства поверхностей составляет мет. Wann een déi kleng Fläch (<5 µm × 5 µm) berécksiichtegt, ass d'Rauheet vun de meeschte Flächen manner wéi 1,2 nm (Fig. 6(c)).
(a) Optescht Bild, (b) Mikroskopbild, an (c) optescht Bild vun der bannenzeger Uewerfläch vum MWC-Schnëtt.
Wéi an der Fig. 7(a) gewisen, gëtt den optesche Wee LOP an der Kapillar duerch den Afallswénkel θ bestëmmt (LOP = LC/sinθ, wou LC déi physikalesch Längt vun der Kapillar ass). Fir Teflon AF Kapillaren, déi mat DI H2O gefëllt sinn, muss den Afallswénkel méi grouss wéi de kritesche Wénkel vun 77,8° sinn, sou datt den LOP manner wéi 1,02 × LC ass ouni weider Verbesserung3,6. Wärend beim MWC d'Aschränkung vum Liicht an der Kapillar onofhängeg vum Breechungsindex oder dem Afallswénkel ass, sou datt de Liichtwee, wann den Afallswénkel ofhëlt, vill méi laang ka sinn wéi d'Längt vun der Kapillar (LOP » LC). Wéi an der Fig. 7(b) gewisen, kann déi gewellte Metalluewerfläch Liichtstreuung induzéieren, wat den optesche Wee staark erhéije kann.
Dofir gëtt et zwou Liichtweeër fir MWC: direkt Liicht ouni Reflexioun (LOP = LC) a Sägezännliicht mat multiple Reflexiounen tëscht de Säitewänn (LOP » LC). Nom Beer-Gesetz kann d'Intensitéit vum duerchloossene direkten a Zickzack-Liicht ausgedréckt ginn als PS×exp(-α×LC) respektiv PZ×exp(-α×LOP), woubei d'Konstant α den Absorptiounskoeffizient ass, deen ganz vun der Tëntkonzentratioun ofhänkt.
Fir Tënt mat héijer Konzentratioun (z.B., verwandt Konzentratioun >1,28 × 10-5) ass d'Zickzack-Liicht staark ofgeschwächt an seng Intensitéit ass vill méi niddreg wéi déi vu geradem Liicht, wéinst dem groussen Absorptiounskoeffizient a sengem vill méi laangen optesche Wee. Fir Tënt mat héijer Konzentratioun (z.B., verwandt Konzentratioun >1,28 × 10-5) ass d'Zickzack-Liicht staark ofgeschwächt an seng Intensitéit ass vill méi niddreg wéi déi vu geradem Liicht, wéinst dem groussen Absorptiounskoeffizient a sengem vill méi laangen optesche Wee. Для чернил с высокой концентрацией (пример, относительная концентрация >1,28 × 10-5) зигзагообразный, относительная концентрация а его интенсивность намного ниже, чем у прямого света, из-за большого коэффициента поглощениз и болшого оптического излучения. Fir Tënt mat héijer Konzentratioun (z.B. relativ Konzentratioun >1,28×10-5) ass d'Zickzackliicht staark ofgeschwächt an seng Intensitéit ass vill méi niddreg wéi déi vum direktem Liicht wéinst dem groussen Absorptiounskoeffizient an der vill méi laanger optescher Emissioun.Streck.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 徺 徺 夿 ）直光 ， 这 是 吸收 系数 大 光学 时间 更。。。 长 长 长 长 长 长 鿕 长 长 长 长Для чернил с высокой концентрацией (пример, релевантные концентрации >1,28×10-5) ослабляется, и его интенсивность намного ниже, чем у прямого света из-за большого коэфициента поэфициента длительного оптического времени. Fir Tënt mat héijer Konzentratioun (z.B. relevant Konzentratioune >1,28×10-5) ass d'Zickzackliicht däitlech ofgeschwächt an seng Intensitéit ass vill méi niddreg wéi déi vu direktem Liicht wéinst dem groussen Absorptiounskoeffizient an der méi laanger optescher Zäit.kleng Strooss.Sou huet direkt Liicht d'Absorptiounsbestimmung dominéiert (LOP=LC) an den AEF gouf konstant op ~7,0 gehalen. Am Géigesaz, wann den Absorptiounskoeffizient mat ofhuelender Tëntkonzentratioun erofgeet (z.B., déi entspriechend Konzentratioun <1,28 × 10-5), klëmmt d'Intensitéit vum Zickzack-Liicht méi séier wéi déi vum gerade Liicht an dann fänkt d'Zickzack-Liicht un eng méi wichteg Roll ze spillen. Am Géigesaz, wann den Absorptiounskoeffizient mat ofhuelender Tëntkonzentratioun erofgeet (z.B., déi entspriechend Konzentratioun <1,28 × 10-5), klëmmt d'Intensitéit vum Zickzack-Liicht méi séier wéi déi vum gerade Liicht an dann fänkt d'Zickzack-Liicht un eng méi wichteg Roll ze spillen. Напротив, когда коэффициент поглощения уменьшается с уменьшением концентрации чернил (напримация, отник <1,28 × 10-5), интенсивность зигзагообразного света увеличивается быстрее, чем у прямого света, и на затем зигзагообразный свет. Am Géigendeel, wann den Absorptiounskoeffizient mat ofhuelender Tëntkonzentratioun ofhëlt (zum Beispill, déi relativ Konzentratioun <1,28 × 10-5), klëmmt d'Intensitéit vum Zickzackliicht méi séier wéi déi vum direkten Liicht, an dann fänkt d'Zickzackliicht un ze spillen.méi wichteg Roll.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一个洉始发挥作用一个洉相反 , 当 吸收 系数 随着 墨水 的 降低 而 降低 时 例如 例如 ， 相兺 浓兺 浓兺 浓关 浓兦10-5） ， 字形光 的 强度 比 增加 得 更 ， 然后 z 字形光 发挥 作用 万 踦更 更 更 更 更 更 更 更 HI的角色. И наоборот, когда коэффициENT поглощения уменьшается с уменьшением концентрации чернил концентрация < 1,28×10-5), интенсивность зигзагообразного света увеличивается быстрее, чем прямого, свет начинает играть более важную роль. Am Géigendeel, wann den Absorptiounskoeffizient mat ofhuelender Tëntkonzentratioun ofhëlt (zum Beispill, déi entspriechend Konzentratioun < 1,28 × 10-5), klëmmt d'Intensitéit vum Zickzackliicht méi séier wéi dat direkt Liicht, an dann fänkt d'Zickzackliicht un eng méi wichteg Roll ze spillen.Roll Charakter.Dofir kann den AEF, wéinst dem Sägezänn-optesche Wee (LOP » LC), ëm vill méi wéi 7,0 erhéicht ginn. Präzis Liichttransmissiounseigenschaften vum MWC kënne mat Hëllef vun der Wellenleitermodustheorie kritt ginn.
Nieft der Verbesserung vum optesche Wee dréit de schnelle Wiessel vun de Proben och zu ultra-niddregen Detektiounsgrenzen bäi. Wéinst dem klenge Volumen vum MCC (0,16 ml) kann d'Zäit, déi néideg ass fir Léisungen am MCC ze wiesselen an ze wiesselen, manner wéi 20 Sekonnen sinn. Wéi an der Figur 5 gewisen, ass de minimale detektéierbare Wäert vun AMWC (2,5 × 10–4) 4 Mol méi niddreg wéi dee vun der Acuvette (1,0 × 10–3). De schnelle Wiessel vun der fléissender Léisung am Kapillar reduzéiert den Effekt vum Systemrauschen (z.B. Drift) op d'Genauegkeet vun der Absorbanzdifferenz am Verglach mat der Retentiounsléisung an der Kuvette. Zum Beispill, wéi an der Fig. 3(b)-(d) gewisen, kann ΔV einfach vun engem Driftsignal ënnerscheet ginn duerch de schnelle Wiessel vun de Proben am Kapillar mat klengem Volumen.
Wéi an der Tabell 2 gewisen, gouf eng Rei vu Glukosléisungen a verschiddene Konzentratioune mat DI H2O als Léisungsmëttel preparéiert. Gefierft oder Blank-Prouwe goufen preparéiert andeems Glukosléisung oder deioniséiert Waasser mat chromogenen Léisunge vu Glukosoxidase (GOD) a Peroxidase (POD) 37 an engem fixe Volumenverhältnis vun 3:1 gemëscht gouf. Abb. 8 weist optesch Fotoe vun néng gefierfte Prouwe (S2-S10) mat Glukoskonzentratioune vun 2,0 mM (lénks) bis 5,12 nM (riets). D'Rötung hëlt mat ofhuelender Glukoskonzentratioun of.
D'Resultater vun de Miessunge vun de Prouwe 4, 9 an 10 mat engem MWC-baséierte Photometer sinn an de Fig. 9(a)-(c) gewisen. Wéi an der Fig. 9(c) gewisen, gëtt den gemoossenen ΔV manner stabil a klëmmt lues a lues während der Miessung, well d'Faarf vum GOD-POD-Reagens selwer (och ouni Glukos bäizefügen) sech lues a lues am Liicht ännert. Dofir kënnen opeegend ΔV-Miessunge fir Prouwe mat enger Glukoskonzentratioun vu manner wéi 5,12 nM (Prouf 10) net widderholl ginn, well wann den ΔV kleng genuch ass, kann d'Instabilitéit vum GOD-POD-Reagens net méi vernoléissegt ginn. Dofir ass d'Detektiounsgrenz fir Glukosléisung 5,12 nM, obwuel den entspriechenden ΔV-Wäert (0,52 µV) vill méi grouss ass wéi de Rauschwäert (0,03 µV), wat drop hiweist, datt nach ëmmer e klengen ΔV nogewise ka ginn. Dës Detektiounsgrenz kann weider verbessert ginn andeems méi stabil chromogen Reagenzien benotzt ginn.
(a) Miessresultater fir d'Prouf 4, (b) d'Prouf 9, an (c) d'Prouf 10 mat Hëllef vun engem MWC-baséierte Photometer.
D'AMWC-Absorptioun kann mat Hëllef vun de gemoossene Vcolor-, Vblank- a Vdark-Wäerter berechent ginn. Fir e Photodetektor mat engem Verstärkungsgrad vun 105 ass Vdark -0,068 μV. Miessunge fir all Proben kënnen am Ergänzungsmaterial agestallt ginn. Zum Verglach goufen och Glukosproben mat engem Spektrophotometer gemooss an déi gemoossen Absorptioun vun Acuvette huet eng Detektiounsgrenz vun 0,64 µM (Prouf 7) erreecht, wéi an der Figur 10 gewisen.
D'Bezéiung tëscht Absorbanz a Konzentratioun gëtt an der Figur 11 duergestallt. Mam MWC-baséierte Photometer gouf eng 125-fache Verbesserung vun der Detektiounsgrenz am Verglach mam Kuvette-baséierte Spektrophotometer erreecht. Dës Verbesserung ass méi niddreg wéi beim Rout-Tënt-Assay wéinst der schlechter Stabilitéit vum GOD-POD-Reagens. Eng net-linear Erhéijung vun der Absorbanz bei niddrege Konzentratioune gouf och observéiert.
De Photometer op Basis vum MWC gouf fir d'ultrasensitiv Detektioun vu flëssege Proben entwéckelt. De Wee vum optesche Liicht kann däitlech vergréissert ginn a vill méi laang wéi déi kierperlech Längt vum MWC, well d'Liicht, dat vun de gewellte glaten Metallsäitewänn gestreet gëtt, onofhängeg vum Afallswénkel an der Kapillärkanal gehale ka ginn. Konzentratioune vu bis zu 5,12 nM kënnen duerch konventionell GOD-POD Reagenzien erreecht ginn, dank der neier netlinearer optescher Verstärkung a schneller Proufwiesselung an der Glukosdetektioun. Dëse kompakten a bëllegen Photometer wäert wäit verbreet an de Liewenswëssenschaften an der Ëmweltiwwerwaachung fir Spueranalysen agesat ginn.
Wéi an der Figur 1 gewisen, besteet de Photometer op Basis vu MWC aus engem 7 cm laange MWC (bannenduerchmiesser 1,7 mm, baussenduerchmiesser 3,18 mm, elektropoléiert bannenzeg Uewerfläch vun der EP-Klass, Kapillar aus Edelstol SUS316L), enger LED mat enger Wellelängt vun 505 nm (Thorlabs M505F1) a Lënsen (Strahlbreet ongeféier 6,6 Grad), engem Photodetektor mat variabler Verstärkung (Thorlabs PDB450C) an zwee T-Verbinder fir optesch Kommunikatioun a Flëssegkeetsinput/Output. Den T-Verbinder gëtt hiergestallt andeems eng transparent Quarzplack un e PMMA-Rouer gebonnen gëtt, an deem MWC- a Peek-Rouer (0,72 mm ID, 1,6 mm OD, Vici Valco Corp.) fest agesat a gepecht sinn. En Dräi-Wee-Ventil, deen un d'Pike-Inlet-Rouer ugeschloss ass, gëtt benotzt fir déi akommende Prouf ze schalten. De Photodetektor kann déi empfaange optesch Leeschtung P an e verstäerkt Spannungssignal N×V ëmwandelen (woubäi V/P = 1,0 V/W bei 1550 nm ass, kann de Verstärkungsgrad N manuell am Beräich vun 103-107 ugepasst ginn). Aus präziser Grënn gëtt V amplaz vun N×V als Ausgangssignal benotzt.
Am Verglach gouf och e kommerzielle Spektrophotometer (Agilent Technologies Cary 300 Serie mat R928 High Efficiency Photomultiplier) mat enger 1,0 cm Kuvettenzell benotzt fir d'Absorptioun vu flëssege Proben ze moossen.
Déi bannenzeg Uewerfläch vum MWC-Schnëtt gouf mat engem opteschen Uewerflächenprofiler (ZYGO New View 5022) mat enger vertikaler a lateraler Opléisung vun 0,1 nm respektiv 0,11 µm ënnersicht.
All Chemikalien (analytesch Qualitéit, keng weider Reinigung) goufe vun der Sichuan Chuangke Biotechnology Co., Ltd. kaaft. Glukos-Testkits enthalen Glukosoxidase (GOD), Peroxidase (POD), 4-Aminoantipyrin a Phenol, etc. Déi chromogen Léisung gouf mat der üblecher GOD-POD 37 Method virbereet.
Wéi an der Tabell 2 gewisen, gouf eng Rei vu Glukosléisungen a verschiddene Konzentratioune mat DI H2O als Verdënnungsmëttel mat enger serieller Verdënnungsmethod preparéiert (kuckt d'Ergänzungsmaterialien fir Detailer). Preparéiert gefierft oder Blank-Prouwe andeems Dir Glukosléisung oder deioniséiert Waasser mat chromogener Léisung an engem fixe Volumenverhältnis vun 3:1 vermëscht. All Prouwe goufen 10 Minutte virun der Miessung bei 37°C a virum Liicht geschützt gelagert. An der GOD-POD-Method ginn déi gefierft Prouwe rout mat engem Absorptiounsmaximum bei 505 nm, an d'Absorptioun ass bal proportional zu der Glukoskonzentratioun.
Wéi an der Tabell 1 gewisen, gouf eng Serie vu rouder Tëntléisungen (Ostrich Ink Co., Ltd., Tianjin, China) mat der serieller Verdënnungsmethod mat DI H2O als Léisungsmëttel virbereet.
Wéi een dësen Artikel zitéiert: Bai, M. et al. Kompakt Photometer baséiert op Metallwellenleitkapillaren: fir d'Bestimmung vun nanomolare Konzentratioune vu Glukos. the science. 5, 10476. doi: 10.1038/srep10476 (2015).
Dress, P. & Franke, H. Erhéijung vun der Genauegkeet vun der Flëssegkeetsanalyse a pH-Wäertkontroll mat Hëllef vun engem Flëssegkeetskär-Wellenleiter. Dress, P. & Franke, H. Erhéijung vun der Genauegkeet vun der Flëssegkeetsanalyse a pH-Wäertkontroll mat Hëllef vun engem Flëssegkeetskär-Wellenleiter.Dress, P. a Franke, H. Verbesserung vun der Genauegkeet vun der Flëssegkeetsanalyse a pH-Kontroll mat engem Flëssegkeetskär-Wellenleiter. 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. Verbesserung vun der Genauegkeet vun der Flëssegkeetsanalyse a pH-Kontroll mat Hëllef vu flëssege Kärwellenleiter.Wiessel op d'Wëssenschaft. Meter. 68, 2167–2171 (1997).
Li, QP, Zhang, J. -Z., Millero, FJ & Hansell, DA Kontinuéierlech kolorimetresch Bestëmmung vu Spuere vun Ammonium am Mierwaasser mat enger laangweeëger flësseger Wellenleiterkapillarzell. Li, QP, Zhang, J.-Z., Millero, FJ & Hansell, DA Kontinuéierlech kolorimetresch Bestëmmung vu Spuere vun Ammonium am Mierwaasser mat enger laangweeëger flësseger Wellenleiterkapillarzell.Lee, KP, Zhang, J.-Z., Millero, FJ a Hansel, DA Kontinuéierlech kolorimetresch Bestëmmung vu Spuermengen un Ammonium a Mierwaasser mat Hëllef vun enger Kapillarzell mat engem flëssege Wellenleiter. Li, QP, Zhang, J. -Z., Millero, FJ, & Hansell, DA. Li QP, Zhang JZ, Millero FJ, Hansell DA.Lee, KP, Zhang, J.-Z., Millero, FJ a Hansel, DA Kontinuéierlech kolorimetresch Bestëmmung vu Spuermengen un Ammonium am Mierwaasser mat Hëllef vu laangstreckende flëssege Wellenleiterkapillaren.Chimie am Mäerz. 96, 73–85 (2005).
Páscoa, RNMJ, Tóth, IV & Rangel, AOSS Iwwerpréiwung vun de rezenten Uwendungen vun der Kapillarzell op Basis vu Flëssegkeetswellenleitungen a Stroumungsbaséierten Analysetechniken fir d'Sensibilitéit vu spektroskopeschen Detektiounsmethoden ze verbesseren. Páscoa, RNMJ, Tóth, IV & Rangel, AOSS Iwwerpréiwung vun de rezenten Uwendungen vun der Kapillarzell op Basis vu Flëssegkeetswellenleitungen a Stroumungsbaséierten Analysetechniken fir d'Sensibilitéit vu spektroskopeschen Detektiounsmethoden ze verbesseren.Pascoa, RNMJ, Toth, IV a Rangel, AOSS E Réckbléck op déi rezent Uwendungen vun der flësseger Wellenleiterkapillarzell an Stroumanalysetechniken fir d'Sensibilitéit vu spektroskopeschen Detektiounsmethoden ze verbesseren. 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 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 E Réckbléck op déi rezent Uwendungen vu flëssege Wellenleiter-Kapillarzellen a stroumbaséierten analytesche Methoden fir d'Sensibilitéit vu spektroskopeschen Detektiounsmethoden ze verbesseren.anus. Chim. Gesetz 739, 1-13 (2012).
Wen, T., Gao, J., Zhang, J., Bian, B. & Shen, J. Untersuchung vun der Déckt vun Ag-, AgI-Filmer an der Kapillärfaser fir huel Wellenleiter. Wen, T., Gao, J., Zhang, J., Bian, B. & Shen, J. Untersuchung vun der Déckt vun Ag-, AgI-Filmer an der Kapillärfaser fir huel Wellenleiter.Wen T., Gao J., Zhang J., Bian B. a Shen J. Untersuchung vun der Déckt vu Filmer Ag, AgI a Kapillär fir huel Wellenleiter. 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. Fuerschung iwwer d'Déckt vun engem Dënnfilm aus Ag an AgI am Loftkanal.Wen T., Gao J., Zhang J., Bian B. a Shen J. Untersuchung vun der Dënnschichtdicke Ag, AgI a huel Wellenleiterkapillaren.Infraroutphysik. Technologie 42, 501–508 (2001).
Gimbert, LJ, Haygarth, PM & Worsfold, PJ Bestëmmung vun nanomolare Konzentratioune vu Phosphat an natierleche Gewässer mat Hëllef vun der Flusinjektioun mat enger laanger Weelängt Flëssegwellenleiterkapillarzell a Festkierperspektrophotometrescher Detektioun. Gimbert, LJ, Haygarth, PM & Worsfold, PJ Bestëmmung vun nanomolare Konzentratioune vu Phosphat an natierleche Gewässer mat Hëllef vun der Flusinjektioun mat enger laanger Weelängt Flëssegwellenleiterkapillarzell a Festkierperspektrophotometrescher Detektioun.Gimbert, LJ, Haygarth, PM a Worsfold, PJ Bestëmmung vun nanomolare Phosphatkonzentratiounen an natierleche Gewässer mat Hëllef vun der Flusinjektioun mat enger flësseger Wellenleiterkapillarzell a Festkierperspektrophotometrescher Detektioun. 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 & Worsfold, PJ Bestëmmung vun der Phosphatkonzentratioun an natierlechem Waasser mat Hëllef vun enger Flëssegkeetssprëtz an engem Kapillarröhrchen fir Flëssegkeetswellenleiter mat laanger Reechwäit.Gimbert, LJ, Haygarth, PM a Worsfold, PJ Bestëmmung vu nanomolarem Phosphat an natierlechem Waasser mat Hëllef vun Injektiounsstroum a Kapillarwellenleiter mat laangem optesche Wee a Festkierperspektrophotometrescher Detektioun.Taranta 71, 1624–1628 (2007).
Belz, M., Dress, P., Sukhitskiy, A. & Liu, S. Linearitéit an effektiv optesch Weelängt vu flëssege Wellenleiterkapillarzellen. Belz, M., Dress, P., Sukhitskiy, A. & Liu, S. Linearitéit an effektiv optesch Weelängt vu flëssege Wellenleiterkapillarzellen.Belz M., Dress P., Suhitsky A. a Liu S. Linearitéit an effektiv optesch Weelängt a flëssege Wellenleiter a Kapillarzellen. 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. D'Linearitéit an déi effektiv Längt vu flëssegem Waasser.Belz M., Dress P., Suhitsky A. a Liu S. Linear an effektiv optesch Weelängt an enger Kapillarzellflëssegkeetswell.SPIE 3856, 271–281 (1999).
Dallas, T. & Dasgupta, PK Liicht um Enn vum Tunnel: rezent analytesch Uwendungen vu Flëssegkeetskär-Wellenleiter. Dallas, T. & Dasgupta, PK Liicht um Enn vum Tunnel: rezent analytesch Uwendungen vu Flëssegkeetskär-Wellenleiter.Dallas, T. an Dasgupta, PK Liicht um Enn vum Tunnel: rezent analytesch Uwendungen vu Flëssegkeetskär-Wellenleiter. Dallas, T. & Dasgupta, PK Liicht um Enn vum Tunnel：液芯波导的最新分析应用。 Dallas, T. & Dasgupta, PK Liicht um Enn vum Tunnel：液芯波导的最新分析应用。Dallas, T. an Dasgupta, PK Liicht um Enn vum Tunnel: déi lescht analytesch Uwendung vu Flëssegkeetskär-Wellenleiter.TrAC, Trendanalyse. Chemesch. 23, 385–392 (2004).
Ellis, PS, Gentle, BS, Grace, MR & McKelvie, ID Eng villfälteg photometresch Detektiounszell fir total intern Reflexioun fir Flowanalyse. Ellis, PS, Gentle, BS, Grace, MR & McKelvie, ID Eng villfälteg photometresch Detektiounszell fir total intern Reflexioun fir Flowanalyse.Ellis, PS, Gentle, BS, Grace, MR a McKelvey, ID Universal photometresch total intern Reflexiounszell fir Stroumanalyse. Ellis, PS, Gentle, BS, Grace, MR & McKelvie, ID 用于流量分析的多功能全内反射光度检测池。 Ellis, PS, Gentle, BS, Grace, MR & McKelvie, IDEllis, PS, Gentle, BS, Grace, MR a McKelvey, ID Universal TIR photometresch Zell fir Flussanalyse.Taranta 79, 830–835 (2009).
Ellis, PS, Lyddy-Meaney, AJ, Worsfold, PJ & McKelvie, ID Multireflexiounsphotometresch Duerchflusszell fir d'Analyse vun der Duerchflussinjektioun vun Mëndungswasser. Ellis, PS, Lyddy-Meaney, AJ, Worsfold, PJ & McKelvie, ID Multireflexiounsphotometresch Duerchflusszell fir d'Analyse vun der Duerchflussinjektioun vun Mëndungswasser.Ellis, PS, Liddy-Minnie, AJ, Worsfold, PJ a McKelvey, ID Eng photometresch Multireflexiounszell fir d'Analyse vun Estuarinwaasser. 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。 Ellis, PS, Lyddy-Meaney, AJ, Worsfold, PJ & McKelvie, ID.Ellis, PS, Liddy-Minnie, AJ, Worsfold, PJ a McKelvey, ID Eng photometresch Multireflexiounszell fir d'Strouminjektiounsanalyse an estuarine Gewässer.anus Chim. Acta 499, 81-89 (2003).
Pan, J. -Z., Yao, B. & Fang, Q. Handphotometer baséiert op der Detektioun vun der Absorptioun duerch Wellenleiter am Flëssegkeetskär fir Proben am Nanoliter-Skala. Pan, J.-Z., Yao, B. & Fang, Q. Handphotometer baséiert op der Detektioun vun der Absorptioun duerch Wellenleiter am Flëssegkeetskär fir Proben am Nanoliter-Skala.Pan, J.-Z., Yao, B. a Fang, K. E Handphotometer baséiert op der Wellelängteabsorptiounsdetektioun vum Flëssegkeetskär fir Nanoliter-Proben. 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. Baséiert op 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. E Handphotometer mat enger Nanoskalaprobe baséiert op der Detektioun vun der Absorptioun an enger flësseger Kärwelle.anus Chemesch. 82, 3394–3398 (2010).
Zhang, J.-Z. Erhéicht d'Sensibilitéit vun der Injektiounsflussanalyse andeems eng Kapillarflusszell mat engem laange optesche Wee fir spektrophotometresch Detektioun benotzt gëtt. anus. the science. 22, 57–60 (2006).
D'Sa, EJ & Steward, RG Uwendung vu flëssege Kapillarwellenleiter an der Absorbanzspektroskopie (Äntwert op de Kommentar vum Byrne a Kaltenbacher). D'Sa, EJ & Steward, RG Uwendung vu flëssege Kapillarwellenleiter an der Absorbanzspektroskopie (Äntwert op de Kommentar vum Byrne a Kaltenbacher).D'Sa, EJ a Steward, RG Uwendungen vu flëssege Kapillärwellenleiter an der Absorptiounsspektroskopie (Äntwert op d'Kommentaren vum Byrne a Kaltenbacher). D'Sa, EJ & Steward, RG. D'Sa, EJ & Steward, RG Anwendung vu Flëssegkeet 毛绿波波对在absorptionsspektrum（回复Byrne和Kaltenbacher的评论）.D'Sa, EJ a Steward, RG Flësseg Kapillarwellenleiter fir Absorptiounsspektroskopie (als Äntwert op Kommentarer vum Byrne a Kaltenbacher).Limonol. Ozeanograph. 46, 742–745 (2001).
Khijwania, SK & Gupta, BD Glasfaser-evaneszent Feldabsorptiounssensor: Effekt vu Faserparameteren a Geometrie vun der Sond. Khijwania, SK & Gupta, BD Glasfaser-evaneszent Feldabsorptiounssensor: Effekt vu Faserparameteren a Geometrie vun der Sond.Hijvania, SK a Gupta, BD Glasfaseroptik Evaneszent Feldabsorptiounssensor: Afloss vu Glasfaserparameteren a Sondgeometrie. 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 a Gupta, BD Evanescent Feldabsorptiounsfaseroptiksensoren: Afloss vu Faserparameteren a Sondgeometrie.Optik a Quanteelektronik 31, 625–636 (1999).
Biedrzycki, S., Buric, MP, Falk, J. & Woodruff, SD Wénkelausgang vun huelen, metallgefütterten, Wellenleiter-Raman-Sensoren. Biedrzycki, S., Buric, MP, Falk, J. & Woodruff, SD Wénkelausgang vun huelen, metallgefütterten, Wellenleiter-Raman-Sensoren.Bedjitsky, S., Burich, MP, Falk, J. a Woodruff, SD Wénkelausgang vun huelwellenleiter-Raman-Sensoren mat Metallausklebung. Biedrzycki, S., Buric, MP, Falk, J., & Woodruff, SD. Biedrzycki, S., Buric, MP, Falk, J., & Woodruff, SD.Bedjitsky, S., Burich, MP, Falk, J. a Woodruff, SD Wénkelausgang vun engem Raman-Sensor mat engem blanke Metall-Wellenleiter.Umeldung fir ze wielen 51, 2023-2025 (2012).
Harrington, JA Eng Iwwersiicht iwwer huel Wellenleiter fir IR-Transmissioun. Glasfaserintegratioun. Auswiel. 19, 211–227 (2000).