王沛-微流控芯片检测.ppt

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1、微流控芯片检测器主讲人：王沛微流控芯片检测器的作用是将测定被分析样品经微流控芯片系统分离或处理后有关组成的组成及含量。是分析系统中必不可少的部分。检测器的总体性能将影响整个微流控分析系统的检出限、检测速度、适用范围、体积等指标，是微流控分析系统的关键部位之一。1、检测器的性能要求：更高的灵敏度和信噪比更快的响应速度微型化多重平行检测功能成本低2、微流控芯片检测器分类2.1.荧光检测器2.1.1激光诱导荧光检测器(Laserinducedfluorescence,LIF)2.1.2半导体发光二极管(light-emittingdiode,

2、LED)荧光检测器LIF检测器是应用最早、最多的光学检测器，也是目前唯一被商品化的检测器，多应用于毛细管电泳芯片中。特点：检测限低：一般可达10-9mol/L～10-12mol/L，最高可达单分子检测；选择性好；线性范围宽。不足：通用性差，体积较大，结构较复杂，成本高。2.1.1激光诱导荧光检测器(Laserinducedfluorescence,LIF)2.1.1激光诱导荧光检测器激发光源单色激光激光器氩离子激光器半导体激光器2.1.1激光诱导荧光检测器检测元件：光电倍增管（PMT）单光子雪崩型光电二级管（SPAD）电荷耦合器件CCD

3、非共聚焦型LIF检测器基本光路结构示意图AnalyticalChemistry,Vol.68,No.5,March1,1996正交型LIF检测系统共聚焦型LIF检测器基本光路结构示意图LED是一种可发射准单色光、体积小、寿命长和价廉的发光器件。虽然在发光强度、光谱纯度、聚光性等方面不及半导体二极管激光器，灵敏度也有所下降，但可以简化检测器的结构，大大降低成本。2.1.2半导体发光二极管(LED)荧光检测器2.1.2.1集成化的LED荧光检测器2.1.2.1集成化的LED荧光检测器Science1998，282,484–490.集成化的D

4、NA分析芯片2.1.2.1集成化的LED荧光检测器集成化的DNA分析芯片Science1998，282,484–4902.1.2.2液芯波导的LED荧光检测器AnalyticalChemistry,Vol.73,No.18,September15,2001液芯波导通道微芯片结构和LED荧光诱导检测示意图2.1.3集成一次性微流控芯片的便携式荧光检测系统CHENXingetal.NanotechnologyandPrecisioEngineering,2009,7(2):127-131特点：可测定的物质种类多；结构简单。不足：相对灵敏度低

5、。2.2吸收光度检测器当前微流控芯片紫外吸收光度检测存在的主要问题是检测灵敏度较低，难以满足以低浓度生化样品为主要对象的检测要求。解决的办法除了优化检测器光路结构外，更多的应该从微流控芯片本身来考虑。芯片材质必须选用石英等紫外吸收小的材料，还应鼓励通过增加光程或集成样品预浓缩单元如等速电泳、样品堆积等来提高检测的灵敏度。普通光程吸收光度检测芯片常用的玻璃，塑料等芯片材料对紫外线都有较大吸收，不适宜用于紫外检测，石英或PDMS等紫外吸收小的芯片材料是较为合适的选择。紫外吸收光度检测器固定波长可变变长多波长快速扫描2.2.1短光程吸收检测池

6、吸收光度检测器检测偶氮砷Ⅲ-U（Ⅵ）金属配合物，检出限达23ug/L2.2.1短光程吸收检测池吸收光度检测器2.2.2长光程吸收光度检测2.2.2长光程吸收光度检测增加芯片吸收光程能将检测灵敏度提高l~2个数量级。然而过度增加光程使峰展宽，柱效降低。选择通过增加光程长度来提高灵敏度，要考虑其对柱效的影响，最终找到一个既能提高灵敏度而又不会显著降低柱效的合适光程。2.3化学发光检测器原理：基态的分子吸收化学反应中释放的能量，跃迁至激发态，处于激发态的分子以光辐射的形式返回基态，从而产生发光现象。特点：无需激发光源，检测器结构简单；灵敏度高

7、；发光试剂的选择性较差，经电泳分离后再检测可以克服此缺点。2.3.1普通化学发光2.3.1普通化学发光电致化学发光是化学发光与电化学检测的结合特点：装置简单，灵敏度高，可控制反应程度等。2.3.2电致化学发光检测器脯氨酸的LOD为1.2μmol／L，线性范围5~600μmol／L作为微型全分析系统的集成化检测方式，电化学检测器具有独特的优势：通过MEMS技术在芯片上制作微电极并不困难，比加工微光学器件容易得多；与光学检测法不同，电化学传感的灵敏度并不会因为通道几何尺寸的微型化而降低；电化学检测器的信号处理系统等外围设备比较简单，易微型化

8、。因此，电化学检测器灵敏度高、选择性好、体积小、装置简单、成本低，可以与微加工技术兼容，具有微型化和集成化的前景，是目前被普遍认为最有可能实现微流控芯片实验室概念的检测方式之一2.4电化学检测器2.4.1安