超高感度表面増強近赤外分光法の開発とその非破壊血液分析への応用

超灵敏表面增强近红外光谱的研制及其在无损血液分析中的应用

基本信息

批准号：
15750071
负责人：
池羽田晶文
金额：
$ 2.37万
依托单位：
Kwansei Gakuin University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
财政年份：
2003
资助国家：
日本
起止时间：
2003 至 2004
项目状态：
已结题

项目摘要

近赤外(NIR)分光法はその場測定可能な非破壊分析法として多方面へ応用されている.しかし,NIR領域における吸収は微弱なため,微少な試料の測定には不向きであった.そこで表面プラズモン共鳴(SPR)を利用した超高感度なNIR分光法,SPR-NIR分光法の開発を行った.この方法は実屈折率応答型SPRセンサで汎用されるKretschmann配置に基づき,複素屈折率の虚部,即ち試料の吸光度を増強させて観測するものである.前年度,フレネルの式を用いた光学設計に基づいて作製したKretschmann配置型の測定用アタッチメントに,温度調整機能を備えたフローセルを新たに追加した.これにより同一の光学条件で濃度の異なる溶液などを連続して測定することが可能になった.具体的実験としてはアルコール水溶液,グルコース水溶液などを用いて濃度の定量が可能であることを示した.溶質濃度の定量としては主に2種の方法を提案した.1)SPRピークの変化から直接測定する方法この方法ではSPRを使わない場合に比べて数百倍の感度が得られるが,従来のLambert-Beerの法則に基づくスペクトル解析は使用できないため,センサとしての使用が期待できる.2)共鳴から外れた条件を用いる方法.この方法で得られるスペクトルは吸光度の増強は高々数十倍だが,従来のスペクトルと同様に扱うことが出来ることが明らかになった.このように吸光度が高感度に測定できるSPR-NIR分光法だが,これに加えて屈折率のスペクトルも同時に測定できることを示した.これはクラマース・クローニッヒの関係を使わない吸収一屈折率の分離であり,外部参照値を使わずに正しい屈折率を算出する全く新しい方法である.屈折率からも溶質濃度の定量は可能であるが,この方法はむしろこれまで注目されてこなかった,近赤外領域における材料の光学定数決定に役立つものと考えられる.

近红外（NIR）光谱作为一种允许原位测量的无损分析方法已在许多领域得到应用。然而，近红外区域的吸收较弱，使其不适合测量微小样品，因此，表面等离子体共振。（标准普尔）我们开发了一种超灵敏的近红外光谱方法，SPR-NIR光谱，它利用复折射率的虚部，即样品的吸光度来增加去年，我们在基于使用菲涅耳方程的光学设计创建的 Kretschmann 型测量附件中添加了具有温度调节功能的新型流动池。这使我们能够连续保持相同的光学条件。测量不同浓度的溶液。具体实验表明，可以使用酒精水溶液、葡萄糖水溶液等来定量浓度。作为定量溶质浓度的方法，主要有两种方法。我们提出：1）基于SPR峰值变化的直接测量方法，该方法的灵敏度比不使用SPR时高数百倍，但无法使用基于朗伯-比尔定律的常规光谱分析。 2) 使用共振以外条件的方法虽然该方法获得的光谱的吸光度最多强几十倍，但显然可以按照与常规光谱相同的方式进行处理。就变成这样了。 SPR-NIR光谱可以高灵敏度地测量发光强度，但我们还表明它还可以同时测量折射率光谱。这是不使用Kramers-Kronig关系的吸收和折射率的分离用途。参考值这是一种无需任何折射率即可计算正确折射率的全新方法。虽然可以根据折射率来量化溶质浓度，但该方法是基于材料在近红外区域的光学常数，该常数到目前为止还没有受到太多关注，这被认为有助于做出决定。