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1、微流控芯片檢測(cè)器主講人：王沛微流控芯片檢測(cè)器的作用是將測(cè)定被分析樣品經(jīng)微流控芯片系統(tǒng)分離或處理后有關(guān)組成的組成及含量。是分析系統(tǒng)中必不可少的部分。檢測(cè)器的總體性能將影響整個(gè)微流控分析系統(tǒng)的檢出限、檢測(cè)速度、適用范圍、體積等指標(biāo)，是微流控分析系統(tǒng)的關(guān)鍵部位之一。1、檢測(cè)器的性能要求：更高的靈敏度和信噪比更快的響應(yīng)速度微型化多重平行檢測(cè)功能成本低2、微流控芯片檢測(cè)器分類(lèi)2.1.熒光檢測(cè)器2.1.1激光誘導(dǎo)熒光檢測(cè)器(Laserinducedfluorescence,LIF)2.1.2半導(dǎo)體發(fā)光二極管(light-emittingdiode,
2、LED)熒光檢測(cè)器LIF檢測(cè)器是應(yīng)用最早、最多的光學(xué)檢測(cè)器，也是目前唯一被商品化的檢測(cè)器，多應(yīng)用于毛細(xì)管電泳芯片中。特點(diǎn)：檢測(cè)限低：一般可達(dá)10-9mol/L～10-12mol/L，最高可達(dá)單分子檢測(cè)；選擇性好；線性范圍寬。不足：通用性差，體積較大，結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，成本高。2.1.1激光誘導(dǎo)熒光檢測(cè)器(Laserinducedfluorescence,LIF)2.1.1激光誘導(dǎo)熒光檢測(cè)器激發(fā)光源單色激光激光器氬離子激光器半導(dǎo)體激光器2.1.1激光誘導(dǎo)熒光檢測(cè)器檢測(cè)元件：光電倍增管（PMT）單光子雪崩型光電二級(jí)管（SPAD）電荷耦合器件CCD
3、非共聚焦型LIF檢測(cè)器基本光路結(jié)構(gòu)示意圖AnalyticalChemistry,Vol.68,No.5,March1,1996正交型LIF檢測(cè)系統(tǒng)共聚焦型LIF檢測(cè)器基本光路結(jié)構(gòu)示意圖LED是一種可發(fā)射準(zhǔn)單色光、體積小、壽命長(zhǎng)和價(jià)廉的發(fā)光器件。雖然在發(fā)光強(qiáng)度、光譜純度、聚光性等方面不及半導(dǎo)體二極管激光器，靈敏度也有所下降，但可以簡(jiǎn)化檢測(cè)器的結(jié)構(gòu)，大大降低成本。2.1.2半導(dǎo)體發(fā)光二極管(LED)熒光檢測(cè)器2.1.2.1集成化的LED熒光檢測(cè)器2.1.2.1集成化的LED熒光檢測(cè)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熒光檢測(cè)器集成化的DNA分析芯片Science1998，282,484–4902.1.2.2液芯波導(dǎo)的LED熒光檢測(cè)器AnalyticalChemistry,Vol.73,No.18,September15,2001液芯波導(dǎo)通道微芯片結(jié)構(gòu)和LED熒光誘導(dǎo)檢測(cè)示意圖2.1.3集成一次性微流控芯片的便攜式熒光檢測(cè)系統(tǒng)CHENXingetal.NanotechnologyandPrecisioEngineering,2009,7(2):127-131特點(diǎn)：可測(cè)定的物質(zhì)種類(lèi)多；結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。不足：相對(duì)靈敏度低
5、。2.2吸收光度檢測(cè)器當(dāng)前微流控芯片紫外吸收光度檢測(cè)存在的主要問(wèn)題是檢測(cè)靈敏度較低，難以滿足以低濃度生化樣品為主要對(duì)象的檢測(cè)要求。解決的辦法除了優(yōu)化檢測(cè)器光路結(jié)構(gòu)外，更多的應(yīng)該從微流控芯片本身來(lái)考慮。芯片材質(zhì)必須選用石英等紫外吸收小的材料，還應(yīng)鼓勵(lì)通過(guò)增加光程或集成樣品預(yù)濃縮單元如等速電泳、樣品堆積等來(lái)提高檢測(cè)的靈敏度。普通光程吸收光度檢測(cè)芯片常用的玻璃，塑料等芯片材料對(duì)紫外線都有較大吸收，不適宜用于紫外檢測(cè)，石英或PDMS等紫外吸收小的芯片材料是較為合適的選擇。紫外吸收光度檢測(cè)器固定波長(zhǎng)可變變長(zhǎng)多波長(zhǎng)快速掃描2.2.1短光程吸收檢測(cè)池
6、吸收光度檢測(cè)器檢測(cè)偶氮砷Ⅲ-U（Ⅵ）金屬配合物，檢出限達(dá)23ug/L2.2.1短光程吸收檢測(cè)池吸收光度檢測(cè)器2.2.2長(zhǎng)光程吸收光度檢測(cè)2.2.2長(zhǎng)光程吸收光度檢測(cè)增加芯片吸收光程能將檢測(cè)靈敏度提高l~2個(gè)數(shù)量級(jí)。然而過(guò)度增加光程使峰展寬，柱效降低。選擇通過(guò)增加光程長(zhǎng)度來(lái)提高靈敏度，要考慮其對(duì)柱效的影響，最終找到一個(gè)既能提高靈敏度而又不會(huì)顯著降低柱效的合適光程。2.3化學(xué)發(fā)光檢測(cè)器原理：基態(tài)的分子吸收化學(xué)反應(yīng)中釋放的能量，躍遷至激發(fā)態(tài)，處于激發(fā)態(tài)的分子以光輻射的形式返回基態(tài)，從而產(chǎn)生發(fā)光現(xiàn)象。特點(diǎn)：無(wú)需激發(fā)光源，檢測(cè)器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單；靈敏度高
7、；發(fā)光試劑的選擇性較差，經(jīng)電泳分離后再檢測(cè)可以克服此缺點(diǎn)。2.3.1普通化學(xué)發(fā)光2.3.1普通化學(xué)發(fā)光電致化學(xué)發(fā)光是化學(xué)發(fā)光與電化學(xué)檢測(cè)的結(jié)合特點(diǎn)：裝置簡(jiǎn)單，靈敏度高，可控制反應(yīng)程度等。2.3.2電致化學(xué)發(fā)光檢測(cè)器脯氨酸的LOD為1.2μmol／L，線性范圍5~600μmol／L作為微型全分析系統(tǒng)的集成化檢測(cè)方式，電化學(xué)檢測(cè)器具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)：通過(guò)MEMS技術(shù)在芯片上制作微電極并不困難，比加工微光學(xué)器件容易得多；與光學(xué)檢測(cè)法不同，電化學(xué)傳感的靈敏度并不會(huì)因?yàn)橥ǖ缼缀纬叽绲奈⑿突档?；電化學(xué)檢測(cè)器的信號(hào)處理系統(tǒng)等外圍設(shè)備比較簡(jiǎn)單，易微型化
8、。因此，電化學(xué)檢測(cè)器靈敏度高、選擇性好、體積小、裝置簡(jiǎn)單、成本低，可以與微加工技術(shù)兼容，具有微型化和集成化的前景，是目前被普遍認(rèn)為最有可能實(shí)現(xiàn)微流控芯片實(shí)驗(yàn)室概念的檢測(cè)方式之一2.4電化學(xué)檢測(cè)器2.4.1安
