微安培检测器毕业论文.docVIP

1 引言 1.1 课题背景 分析化学是化学家最基础的训练之一，化学家在实验技术和基础知识上的训练，皆得力分析化学。当代分析化学著重仪器分析微型化和智能化是分析仪器发展的主要方向这不仅因为它可以提高效率，节省开支，实现自动化，而且排污少，是一种绿色技术。自从1990 年由Manz 提出“微型全分析系统”(Micro Total Analysis System ,μ2TAS) 概念后,微型化、集成化与便携化成为分析仪器设备的发展趋势1.1.1 微流控芯片概述 微流控芯片（microfluidic chip）是当前微全分析系统（Miniaturized Total Analysis Systems）发展的热点领域，是微流控技术实现的主要平台。其装置特征主要是其容纳流体的有效结构（通道、反应室和其它某些功能部件）至少在一个纬度上为微米级尺度。由于微米级的结构，流体在其中显示和产生了与宏观尺度不同的特殊性能因此发展出独特的分析产生的性能。其产生的应用目的是实现微全分析系统的终极目标－芯片实验室目前工作发展的重点应用领域是生命科学领域 在众多微型全分析系统器件中,毛细管电泳芯片具有分析速度快、样品消耗量少、便于集成化、自动化和微型化等优点,有极高的学术和商业价值。上个世纪90 年代,Manz、Harrison 、Ramsey、Mat hies 等人为领域的飞速发展打下了良好的基础 随着微电子微机械技术(micro electro-mechanical systems,MEMS)的micro total analysis system, μ-TAS）或缩微芯片实验室（Lab On a Chip,loc）的目标。 1.1.2毛细管电泳(CE)原理应用与毛细管电泳(capillary electrophoresis, CE)又叫高效毛细管电泳(HPCE), 是近年来发展最快的分析方法之一。1981年Jorgenson和Lukacs首先提出在75μm内径毛细管柱内用高电压进行分离, 创立了现代毛细管电泳。1984年Terabe等建立了胶束毛细管电动力学色谱。1987年Hjerten 建立了毛细管等电聚焦, Cohen和Karger提出了毛细管凝胶电泳。1988～1989年出现了第一批毛细管电泳商品仪器。短短几年内, 由于CE符合了以生物工程为代表的生命科学各领域中对多肽、蛋白质(包括酶，抗体)、核苷酸乃至脱氧核糖核酸(DNA)的分离分析要求, 得到了迅速的发展 毛细管电泳( CE指以高压电场为驱动力, 以毛细管为分离通道, 依据样品中各组分之间淌度和分配行为上的差异而实现分离的一类液相分离技术。毛细管电泳 (CE) 除了比其它色谱分离分析方法具有效率更高、速度更快、样品和试剂耗量更少、应用面同样广泛等优点外, 其仪器结构也比高效液相色谱 (HPLC) 简单。CE只需高压直流电源、进样装置、毛细管和检测器。前三个部件均易实现, 困难之处在于检测器。特别是光学类检测器, 由于毛细管电泳溶质区带的超小体积的特性导致光程太短, 而且圆柱形毛细管作为光学表面也不够理想, 因此对检测器灵敏度要求相当高。1.2 毛细管电泳芯片（CE）mol/L(质量检测限可达f/mol-a/mol )。 根据电化学检测原理的不同，目前在毛细管电泳芯片分析系统中所采用的电化学检测器主要有安培检测器、电导检测器和电位检测器。其中安培检测具有灵敏度高、选择性好、线性范围宽、设备简单、成本低等优点，但是它仅能检测电活性物质。本论文就是采用该检测方法。 1.2.2 安培检测 安培检测器具有很多优点: 它的检出限一般低于10mol /L，且对各类电活性物质灵敏度差别很小。但一般只对电活性物质有响应，适用于电活性物质的痕量测定，而不受非电活性物质的干扰。由于每种物质的氧化还原反应电位不同，对于具有不同电极电位的物质，只要在电解池的两极间施加不同的电压，就可控制电极反应，有较高的选择性。 安培检测器的测量原理本身也决定了它固有的局限性与不足:首先它不是通用的检测方法，它要求测定对象在所选用的电极上具有电化学活性，其次它采用的流动相必须有常用浓度范围内0.01mol/L-0.1 mol/L的电解质存在，且安培检测器对流动相的流速、温度、PH值等因素的变化比较敏感。 1. 3 论文的研究目的及主要研究内容 微安培检测器总体设计方案的确定2.1 安培检测器的基本工作原理 B+ne （式2.1） 电解反应可用Nernst方程表示: E=E+ lg （式2.2） 式中，Eapp为外加电压，[A]、[B]分别为反应物和生成物在电极表面上的浓度。对这个电解反应有三种可能的情况: I)外加电压Ea