液体サンプルの微量分析は、ライフサイエンスや環境モニタリングにおいて幅広い用途があります。

液体サンプルの微量分析は、ライフサイエンスや環境モニタリングにおいて幅広い用途があります。この研究では、吸収を超高感度に測定するための金属導波管キャピラリー (MCC) に基づくコンパクトで安価な光度計を開発しました。波形の滑らかな金属側壁によって散乱された光は、入射角に関係なくキャピラリー内に閉じ込められるため、光路は大幅に増加し、MWC の物理的な長さよりもはるかに長くなります。新しい非線形光学増幅、高速サンプル切り替えおよびグルコース検出により、一般的な発色試薬を使用して 5.12 nM という低い濃度を達成できます。

測光法は、利用可能な発色試薬や半導体光電子デバイスが豊富にあるため、液体サンプルの微量分析に広く使用されています1、2、3、4、5。従来のキュベットベースの吸光度測定と比較して、液体導波路 (LWC) キャピラリーは、プローブ光をキャピラリー内に保持することで反射 (TIR) します1、2、3、4、5。しかし、さらなる改善がなければ、光路長は LWC3.6 の物理長に近づき、LWC 長を 1.0 m を超えて長くすると、光の減衰が大きくなり、気泡などが発生するリスクが高くなります 3, 7。光路改善のために提案された多重反射セルを適用しても、検出限界は 2.5 ～ 8.9 倍しか改善されません。

現在、LWC には 2 つの主なタイプがあります。1 つはテフロン AF キャピラリー (屈折率は水よりも低い約 1.3 です)、もう 1 つはテフロン AF または金属フィルムでコーティングされたシリカ キャピラリーです 1、3、4。誘電体材料間の界面で TIR を実現するには、屈折率が低く、光の入射角が大きい材料が必要です 3、6、10。テフロン AF キャピラリーに関しては、テフロン AF はその多孔質構造により通気性があり 3,11、水サンプル中の少量の物質を吸収できます。外側をテフロン AF または金属でコーティングした石英キャピラリーの場合、石英の屈折率 (1.45) は、ほとんどの液体サンプル (たとえば、水の場合は 1.33) よりも高くなります 3、6、12、13。内部を金属膜でコーティングしたキャピラリーについては、輸送特性が研究されている14、15、16、17、18が、コーティングプロセスが複雑であり、金属膜の表面は粗くて多孔質の構造をしています4、19。

さらに、市販の LWC (ワールド プレシジョン インスツルメンツ社の AF テフロン コーティング キャピラリーおよび AF テフロン コーティング シリカ キャピラリー) には、次のような他の欠点もあります。。TIR3,10、(2) T コネクタ (キャピラリー、ファイバー、入口/出口チューブを接続するため) のデッドボリュームが大きいため、気泡が閉じ込められる可能性があります 10。

同時に、血糖値の測定は、糖尿病、肝硬変、精神疾患の診断にとって非常に重要です20。測光法（分光測光法 21、22、23、24、25 および紙上の測色法 26、27、28 を含む）、検流法 29、30、31、蛍光分析法 32、33、34、35、光学偏光法 36 などの多くの検出方法。表面プラズモン共鳴。３７、ファブリペローキャビティ３８、電気化学３９およびキャピラリー電気泳動４０、４１など。しかし、これらの方法のほとんどは高価な装置を必要とし、数ナノモル濃度でのグルコースの検出は依然として課題です（たとえば、光度測定の場合、グルコースの最低濃度 21、22、23、24、25、26、27、28）。プルシアンブルーナノ粒子をペルオキシダーゼ模倣物として使用した場合、制限はわずか 30 nM でした)。ナノモルのグルコース分析は、ヒト前立腺がんの増殖阻害 42 や海洋におけるプロクロロコッカスの CO2 固定挙動など、分子レベルの細胞研究に必要となることがよくあります。