可连续换样的集成化重力驱动微流控芯片连续流动分析系统

摘要

微全分析系统是当前分析化学发展的前沿领域之一,代表了当今分析设备微型化集成化和便携化的发展趋势.微流控芯片系统的核心是对微流体的控制.微流体的驱动是微流控操作的基础,目前微流控芯片分析系统中使用较多的驱动方式是电渗流和微量注射泵,前者多用于芯片毛细管电泳系统,需多点高压电源设备,驱动系统较为庞大复杂;后者多应用于芯片连续流动体系,为获得稳定微量的流速(pL-nL/min),对泵的加工精度要求很高,因此造价昂贵.芯片上重力驱动的优点是不需要额外的驱动力源和任何驱动装置,造价低廉,使用方便,可显著提高整体系统的集成度,目前较多应用于芯片上连续流动分析体系.但目前文献所报道的此类分析系统均采用手工进样方式,不具连续自动换样功能,换样操作繁琐费时,效率低,影响了系统对不同试样的分析通量和实用性.该文针对该问题,建立了一种可连续换样的集成化重力驱动微流控芯片连续流动分析系统,系统采用化学发光检测法.文中第一章介绍了目前微流控芯片分析领域内,重力驱动技术、连续换样技术和化学发光检测技术的发展现状及存在的问题.第二章为该工作的实验部分,详细描述和总结了与该工作有关的玻璃芯片的制造和使用技术.第三章是该工作的结果与讨论部分.在该文所建立的集成化重力驱动微流控芯片连续流动分析系统中,采用套管型接口的连续换样系统,利用Luminol-K<,3>[Fe(CN)<,6>]-H<,2>O<,2>化学发光体系考察系统分析性能.换样时间仅为15 s,可使分析系统的分析速度达到100样/小时的高通量.同时,系统中还采用了水平贮液池和出口引流管等重力驱动流体控制技术,使得液流速度更加稳定,增加了系统连续工作时间,显著降低试剂和样品的消耗.系统对H<,2>O<,2>检测的重现性为0.3﹪(RSD,n=5),线性范围1×10<'-6>~1×10<'-4> mol/L,检测限为2.0×10<'-7>mol/L.实验结果表明,该工作建立的重力驱动微流控芯片连续流动分析系统具有结构简单,体积微小,集成度高,操作简便,分析速度快等特点.

目录

文摘

英文文摘

第一章 绪论

1.1微流控芯片分析系统的发展

1.2芯片重力驱动技术的发展现状

1.2.1微流体驱动技术

1.2.2重力驱动技术

1.3芯片试样引入技术

1.4芯片化学发光检测技术

1.5参考文献

第二章 实验部分

2.1试剂与材料

2.2实验装置

2.2.1仪器

2.2.1微流控芯片系统

2.3实验操作过程

2.4参考文献

第三章 结果与讨论

3.1分析系统的建立

3.1.1重力驱动系统芯片结构的设计

3.1.2化学发光反应体系

3.1.3换样系统

3.1.4检测系统

3.2实验参数的优化

3.2.1进样速度的选择

3.2.2通道内液流流速的测量

3.2.3铁氰化钾和鲁米诺溶液的选择

3.2.4通道内流体流速的优化

3.3分析性能

3.3.1系统稳定性

3.3.2系统测定的重现性和携出性能

3.3.3线性范围

3.4结论

3.5参考文献

附录

致谢

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