Рефлектометрические

Нефелометрические

Турбидиметрические

БО в питательной среде при падении на них светового потока создают эффект рассеяния. При прохождении через мутную среду с большой концентрацией БО световой поток ослабляется. Чем более мутная среда (т. е. чем больше концентрация в ней БО), тем меньше проходящий через нее поток излучения.

Рассеяние излучения БО зависит от следующих факторов:

· соотношения радиуса а и длины волны l падающего на них излучения, т. е. от коэффициента дифракции r₀ =2p a /l;

· площади оптического сечения S _БО, пропорциональной p a ²

· сотношения показателей преломления частицы n _БО и среды n _с (m _БО = n _БО /n _с);

· концентрации С _БО в единице объема.

Концентрацию БО, образующих мутный слой толщиной b и ослабляющий излучение, измеряют турбидиметрами (от лат. «турбид» – мутность). Полезный сигнал турбидиметра пропорционален exp(– CS _БО b).

Если БО не создают мутного слоя, то их концентрацию измеряют нефелометрами (от лат. «нефело» – облако), улавливая рассеянный ими поток под углом к падающему излучению. При условии, что m _БО» 1 (см. выше), а плотность частиц в объеме невелика, полезный сигнал нефелометра пропорционален kC, где k – константа прибора.

При увеличении размеров БО меняется распределение интенсивности рассеянного света под разными углами. Вперед рассеивается больше, чем назад. Этот эффект позволяет изучать изменение морфологии БО (размеров, формы).

Турбидиметры используют в БСС, разработанных фирмами «Abbott» и «ROSHE»для контроля активности антибиотиков с БХП на основе роста-размножения бактерий. Нефелометры для аналогичных целей с измерением разности рассеянных потоков на малых и средних углах были разработаны фирмой «Science spectrum».

(8а) Рефлектометрия в отражающем шаре.

Метод рефлектометрии основан на измерении потока излучения, отраженного от поверхности БО. Если эта поверхность одновременно рассеивает и поглощает излучение, то отраженный поток будет отбрасываться в разные стороны. Чтобы собрать это излучение, измерения проводят в шаре с отражающими шероховатыми стенками. Тогда фотоприемник внутри шара будет улавливать рассеянный поток.

Данный ИП используется в БСС для оценки загрязнений окружающей среды с БХП на основе фотосинтезирующих пигментов, находящихся в тканях листьев. Для этой цели в фотометрический шар помещают стопку листьев и измеряют отраженный поток. Листья перекладывают в случайном порядке N раз, в результате получают множество величин Ф _отр1 … Ф _{отр N}, характеризующих распределение фотосинтезирующих пигментов. Подобный вид приборов начинает разрабатывать фирма «ЛОМО» (С-Петербург).

(8б) Интерферометрический отражающий сенсор - Interferometric Reflectance Imaging Sensor

The Interferometric Reflectance Imaging Sensor (IRIS) was developed by the Unlu research group at Boston University for the purpose of label-free biosensing. Using simple lenses and low-powered, coherent LED’s, the device offers exquisite sensitivity and reproducibility and is able to image with remarkable resolution beyond the classical diffraction limit. This relatively cheap solution also presents minimal hazards when compared to a laser illumination source.

The IRIS operates solely on optical reflection. The ability for it to image with extremely high spatial resolution stems from the integration of a diffuser into the design of the microscope. The diffuser randomizes the directionality of the light from a single LED source (called Köhler illumination) which allows for sharp focusing of incident light without back-imaging the source in the image projection.

Practical uses of this device include the detection of bacterial and viral infections in underdeveloped countries. When pathogen specific growth factors are introduced into a microarray, only spots with the targeted pathogens will grow and increase in concentration. In turn, this dictates a change in the reflected intensity compared to pre-growth. Thus, by measuring how reflectance changes over time, unknown pathogens and their growth rates can be easily characterized and identified.

Получение интерферометрических отраженных изображений. One specific form of photometric biosensing technique developed by researchers at Boston University is interferometric reflectance imaging. Using optical interference techniques, imaging of antibodies were successfully performed. This was achieved without altering the antibody structure or using bio-markers such as fluorescent proteins. The basis of this technique stems solely from optical interference. By using a reflective substrate such as silicon, light reflected from proteins will interfere with light reflected from the substrate. In result, interference patterns are generated that alter the intensity of the reflected light. This phenomena is measurable by a camera.

Proteins have indices of refraction based on their concentration. When light is shined on the proteins, a portion of the light is transmitted through the molecules and reflected off the silicon's surface. The interference of the light initially reflected off the proteins and the light reflected off the surface of the silicon will have a relative phase difference (after being transmitted back through the protein) contributing to a wavelength-dependent sinusoidal variation in the total amount of reflected light (captured by the imaging device).

(8в) Рефлектометрия: Голографический сенсор. A holographic sensor is a device that comprises a hologram embedded in a smart material that detects certain molecules or metabolites. This detection is usually a chemical interaction that is transduced as a change in one of the properties of the holographic reflection (as in the Bragg reflector), either refractive index or spacing between the holographic fringes. The specificity of the sensor can be controlled by adding molecules in the polymer film that selectively interacts with the molecules of interest.

A holographic sensor aims to integrate the sensor component, the transducer and the display in one device for fast reading of molecular concentrations based in colorful reflections or wavelengths.

Certain molecules that mimic biomolecule active sites or binding sites can be incorporated into the polymer that forms the holographic film in order to make the holographic sensors selective and/or sensitive to certain medical important molecules like glucose, etc.

The holographic sensors can be read from a fair distance because the transducer element is light that has been refracted and reflected by the holographic grating embedded in the sensor. Therefore they can be used in industrial applications where non-contact with the sensor is required. Other applications for holographic sensors are anti counterfeiting.

Дата добавления: 2014-01-04