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）光谱已以多种方式应用于可以在原位进行测量的非破坏性分析方法。但是，NIR区域的吸收较弱，使其不适合测量小样品。因此，我们使用表面等离子体共振（SPR），SPR-NIR光谱法开发了超敏感的NIR光谱。基于Kretschmann的排列，该布置通常用于实际折射率响应SPR传感器中，可以增强复杂折射率的假想部分的吸光度，即样品的吸光度。这就是我们观察到的。在上一年中，将具有温度控制功能的流动池添加到Kretschmann配置类型测量附件中，该测量附件是基于使用Fresnel方程的光学设计制成的。这使得在相同的光学条件下以不同浓度的不同浓度进行连续测量的溶液成为可能。在混凝土实验中，可以证明可以使用水性酒精溶液和水性葡萄糖溶液确定浓度。使用两种主要方法来量化溶质浓度。 We proposed.1) Method for directly measuring the change in SPR peak This method provides several hundred times more sensitivity than when SPR is not used, but spectral analysis based on the conventional Lambert-Beer law cannot be used, so it can be used as a sensor.2) Method using conditions that are out of resonance.The spectra obtained by this method have been increased by tens of times the absorbance, but it has been revealed that they can be treated in the same way as conventional光谱。 SPR-NIR光谱允许高灵敏度测量光度，并且还表明可以同时测量折射率光谱。这是无需使用Kramers-Kronig关系的吸收单屈光索引的分离，并且是计算正确的折射率而无需使用外部参考值的全新方法。尽管还可以从折射率量化折射率，但该方法被认为对于确定近红外区域中材料的光学常数很有用，近红外区域尚未吸引。