微毛細(xì)管電泳芯片安培檢測器的研制.pdf

1、發(fā)展高效、快速、集成化的生物樣品分析方法是當(dāng)前分析技術(shù)(包括生物和化學(xué)分析)的研究熱點(diǎn)。毛細(xì)管電泳芯片因?yàn)榫哂幸子趯?shí)現(xiàn)微型化的特點(diǎn)而發(fā)展十分迅速，它是在基于常規(guī)毛細(xì)管電泳的基本原理和技術(shù)基礎(chǔ)上，微型化后可一次完成樣品的進(jìn)樣、反應(yīng)、分離和檢測等一系列任務(wù)的一種多功能、快速、高效和低耗的微型分析儀器。目前它已被成功地應(yīng)用到藥物分析、臨床診斷、環(huán)境檢測等領(lǐng)域中。 毛細(xì)管電泳芯片的樣品體積很小，因此采用高靈敏度的檢測方法是十分必要的

2、。微毛細(xì)管電泳芯片檢測器的作用是測定被分析樣品經(jīng)系統(tǒng)分離處理后有關(guān)組分的組成及其含量，檢測器的總體性能將影響整個(gè)分析系統(tǒng)的檢出限、檢測速度、適用范圍、體積等指標(biāo)，是毛細(xì)管電泳芯片分析系統(tǒng)的一個(gè)關(guān)鍵部分。安培檢測法是用于毛細(xì)管電泳芯片分離末端的一種檢測方法，它靈敏度高、易于微型化，是當(dāng)前應(yīng)用在毛細(xì)管電泳芯片中最為廣泛的電化學(xué)檢測方法。本論文就是基于這一背景，研制了一種新型的微毛細(xì)管電泳芯片安培檢測器。 在微毛細(xì)管電泳芯片安培檢

3、測器的設(shè)計(jì)中，電化學(xué)池通電后產(chǎn)生的微電流信號極其微弱(一般在nA級甚至更小)，往往淹沒在噪聲中很難采集識別。國內(nèi)外現(xiàn)有的研究大都采用微電流放大器測定流過電化學(xué)池的電流，而微電流放大器反饋電阻的增大會減弱運(yùn)放的穩(wěn)定性，增加電路的時(shí)間常數(shù)，影響整個(gè)電路的精度和靈敏度。因此，信號采集放大電路部分的設(shè)計(jì)就成為微安培檢測器設(shè)計(jì)的重點(diǎn)和難點(diǎn)，也是微安培檢測系統(tǒng)設(shè)計(jì)的核心問題。本設(shè)計(jì)在恒電位儀反饋回路中串一電阻器采集電流信號，并用數(shù)據(jù)放大器差動測量電

4、阻兩端的電壓，該電路能較好的滿足微弱電流信號的檢測要求，克服了現(xiàn)有一些儀器靈敏度越高穩(wěn)定性越差的弊端。 微毛細(xì)管電泳芯片安培檢測系統(tǒng)的自動控制部分是基于32位ARM微控制器LPC2104為核心的控制結(jié)構(gòu)，通過設(shè)計(jì)相應(yīng)外圍接口電路，實(shí)現(xiàn)了程控電壓源的控制、自動增益電路的控制、A/D轉(zhuǎn)換結(jié)果的讀取和處理、按鍵與報(bào)警電路及與上位機(jī)的通訊等功能。軟件采用C語言與匯編語言的混合編程，所有硬件及檢測過程由軟件控制，最終能夠?qū)崿F(xiàn)電化學(xué)池中