重力驱动微流控芯片流动注射分析系统的研究

论文摘要

本论文建立了一种基于微流控芯片的无泵无阀的重力驱动门式进样流动注射分析系统。系统采用重力（液位差）提供试样注射、试样与试剂混合、传输和反应的驱动力,只需要控制一个液池的移动就能实现芯片上简单有效的门式进样,系统的整体结构和操作得以大大简化。该芯片上还集成加工了液芯波导长光程光度检测系统,以提高系统的检测灵敏度。该系统被应用于亚硝酸盐的吸收光度检测。在优化的实验条件下,采用1秒的进样时间,可获得1.57 nL的进样体积。系统对亚硝酸盐测定的重现性为0.3%（RSD,n=17）,线性范围是0.1-20 mg/L,检测限为0.19 mg/L,最高分析通量达113样/小时。该系统具有结构简单、易于操作、集成化程度高、加工成本低、利于普及等优点。微流控分析系统发展的重要瓶颈之一是宏观体系与芯片微通道的接口问题,开发自动化的试样更换方法,对于微流控分析系统的实用化至关重要。以上工作基础上,本文通过在玻璃芯片上加工出两个一体化取样探针,耦合缺口管自动连续试样引入技术,实现了高效快速的试样注入和试样更换,可用于同时或分别更换试样和试剂。采用色素为模型样品对系统的性能进行了初步考察。系统进样重现性为2.5%（RSD）。该系统的加工方法较为简单,试样试剂消耗少,系统集成度较高,易于实现微型化,有望应用于多试样多指标的分析检测。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 与流动注射分析相关的微流控芯片进样与驱动技术
• 引言
• 1.1 微型化流动注射分析系统（μ-FIA）
• 1.1.1 电渗驱动控制μ-FIA系统
• 1.1.2 集成微泵微阀的μ-FIA系统
• 1.1.3 采用移动进样方法的μ-FIA系统
• 1.1.4 采用常规外置泵阀的μ-FIA系统
• 1.2 门式进样法在微流控芯片分析系统中的应用
• 1.3 参考文献
• 第二章 微流控芯片重力驱动门式进样流动注射分析系统
• 2.1 引言
• 2.2 实验部分
• 2.2.1 试剂与材料
• 2.2.2 仪器与装置
• 2.2.3 芯片系统加工
• 2.2.4 操作方法
• 2.3 结果与讨论
• 2.3.1 设计思想
• 2.3.2 试样的更换及试样与试剂的混合
• 2.3.3 液芯波导吸收光度检测系统
• 2.3.4 试剂/样品液池和废液池之间不同液位差的影响
• 2.3.5 进样体积的影响
• 2.3.6 分析性能
• 2.4 小结
• 2.5 参考文献
• 第三章 基于芯片一体化取样探针和液芯波导吸收光度检测的流动注射分析芯片系统研究
• 3.1 前言
• 3.2 实验部分
• 3.2.1 仪器和试剂
• 3.2.2 芯片一体化取样探针的加工
• 3.2.3 连续试样引入与检测
• 3.3 结果与讨论
• 3.3.1 系统的设计思想
• 3.3.2 芯片一体化取样探针的加工
• 3.3.3 信号测量
• 3.3.4 系统实验条件的优化
• 3.3.5 系统分析性能
• 3.4 结论
• 3.5 参考文献
• 附录
• 致谢