基于电导耦合的电磁诱导透明超材料的设计

采用电磁波数值模拟方法,设计了一种工作在微波频段的电磁诱导透明超材料.详细的研究表明,其透射谱上出现的一个明显的高Q值峰源自于超材料分子中的电导耦合效应;同时也探讨了其慢光效应.这些结果在微波领域可能会有重要的应用.

基于电泳滴定和电容耦合非接触电导检测测定人源血清总蛋白

血清总蛋白含量检测与人体健康监测和疾病诊断密切相关,本文基于电泳滴定(ET)技术结合电容耦合非接触电导检测(C4D)技术实时捕获ET过程中通道内物质的电导率变化,在不依赖指示剂和光学检测设备的情况下,定量检测人源血清总蛋白含量,ET-C4D检测总耗时约300 s。本文以人源血清白蛋白(HSA)标准品作为模式蛋白,与聚丙烯酰胺凝胶(PAG)母液、核黄素等混合后,在紫外灯光下照射10 min聚合形成凝胶,进行ET实验,耦合在ET管道外壁的非接触式电导检测电极捕捉通道内物质在电泳过程中的电导率信号,经检测模块和数据采集卡处理后送入计算机,由开发的分析测试软件根据电导率信号进行定量分析,结果表明:线性范围为0.25~3.00 g/L,线性拟合度(R2)在0.98以上,检出限(LOD)为0.01 g/L,相对标准偏差为1.90%,0.50 g/L的HSA标准品的测试值与实际值的相对误差低于7.20%,表明该检测系统具备较好的检测稳定性和灵敏度。最后,针对人源实际血样中的血清总蛋白含量进行检测,建立了相应的总蛋白标准曲线,然后选取4位志愿者的血清样本进行ET-C4D检测,并将ET-C4D检测结果与双缩脲法的检测结果进行了比对,两种方法检测结果的相对误差在4.43%以内,进一步证明了该检测系统的准确性与可用性,以及该检测系统在临床即时检测(POCT)领域的潜在应用价值和生化分析价值。

基于ARM9的便携式电容耦合非接触电导检测器

研制了一种应用于微流控芯片的便携式电容耦合非接触电导检测器。此检测器在ARM9嵌入式平台上开发,所有功能由ARM9微处理器控制完成。检测器的硬件部分主要包括信号激励、信号调理、信号采集处理及显示单元;软件部分主要包括操作系统、驱动程序和应用程序。检测器的激励信号频率范围为0～2 MHz;电压范围为0～20 Vpp(峰峰值);检测器的外形尺寸为130 mm×102 mm×35 mm。利用此检测器测试了一种三层结构微流控芯片的检测灵敏度。该芯片由聚甲基丙烯酸甲酯电极片(包含铜检测电极)、厚度为16μm的聚二甲基硅氧烷(PDMS)绝缘层和PDMS沟道片(包含微沟道)组成。溶液在蠕动泵的驱动下,从芯片的尖端进入微沟道,并在电极处得到检测。本研究对检测器的激励频率和电压进行了优化。在优化的激励频率(50 kHz)和电压(20 Vpp)下,得到的KCl检出限为9.1μmol/L。

几种无机阳离子的毛细管电泳电容耦合非接触电导分离检测

研制出电容耦合非接触电导检测器,检测器使用两个5mm长的管状电极套在分离毛细管的外面,电极相距2mm并与函数信号发生器连接。对影响检测器检测限和线性范围的激发频率、峰峰电压(Vp p)等因素进行了考察,结果发现频率为25～35kHz、Vp p在30V时检测器有最佳的信号噪声比;以2 N 吗啡啉乙磺酸(MES) 组氨酸(His)为缓冲体系,用自制的检测器对Li+,Na+,K+,Mg2+,Ca2+和Ba2+等几种常见的无机离子进行了毛细管电泳分离检测,优化了缓冲溶液的pH值、浓度和分离电压等条件,当缓冲液中MES与His的浓度均为10mmol/L、pH值为5 0和分离电压为10kV时,体系有最好的分离效果;在最佳的分离检测条件下,6种离子的检测限依次为:16,13,5,10,10和8μmol/L,响应线性范围为10-6～10-3mol/L,相关系数大于0 999。

毛细管电泳-电容耦合非接触电导检测方法

介绍了电容耦合非接触电导检测(C4D)的检测原理及其最新的研究进展,引用文献 50篇。C4D是近几年发展起来的一种用于毛细管电泳和微流控芯片电泳的新检测技术。C4D检测器的原理清楚,结构简单,易于微型化、集成化,不污染检测电极,因而很有应用价值。

毛细管电泳及芯片毛细管电泳的电容耦合非接触电导检测

综述了毛细管电泳(CE)及芯片毛细管电泳(MCE)的电容耦合非接触电导检测(Capacitively Coupled Contactless Conductivity detection,C4D)的研究状况;并分别对其装置、检测的影响因素及其应用进行了评述。引用文献81篇。

高效液相色谱电容耦合非接触电导检测器的研制及在药物分析中的应用

研制了一种用于高效液相色谱的电容耦合非接触电导检测器。此检测器由信号发生器、两个管状电极、接收放大器等组成。其与液相色谱的连接只需将分离柱后原有的连接管穿过检测盒的两个管状电极,简单方便,易于与其它检测器联用。对影响仪器性能的因素进行了考察。当激发频率70 k Hz、激发电压60 V、电极长度10 mm、电极间距1.5 mm时性能最优。将此检测器应用于中药鸦胆子油软胶囊的分析,在等度洗脱的条件下分离测定了鸦胆子油中的油酸和亚油酸,线性范围为5~1000μg/m L,检出限分别为2.5和1.0μg/m L,平均回收率在98.1%~101.3%之间。本方法简单、无需复杂衍生化过程、成本低、灵敏、准确,适用于荷电和极性成分的检测。

常规离子色谱系统-电容耦合非接触式电导检测器的构建

通过考察电极长度及电极间距、检测管管径及材质、激励信号频率、电压和波形等参数对信噪比的影响,研制了一种适用于常规型离子色谱系统的电容耦合非接触式电导检测器(C^4D)。在抑制模式下,该检测器对常见无机阴离子(F^-、Cl^-、NO_2^-、Br^-、NO_3^-和SO_4^(2-))的检出限(信噪比=3)为0.02~0.08μmol/L;峰面积的相对标准偏差<1.8%(n=6);在0.1~10μm o l/L范围内上述6种无机阴离子线性关系良好,相关系数(R^2)>0.999。自制C4D的主要性能参数与商品化接触式电导检测器相当。该检测器具有结构简单、成本低廉、无电极污染等优点,有利于拓展离子色谱的应用范围。

基于SoPC的电泳芯片电导检测系统

探讨了一种基于SoPC的电泳芯片电导检测系统设计方案。采用MAX038函数发生器产生同步的正交信号源,采用双差分减法器实现阻抗到电压的变换,并利用双相锁定放大器实现电导幅值及相位检测,以FPGA内嵌NiosII软核处理器为系统控制核心,运用SoPC Builder定制高速采集控制器、FFT控制器以及运用IP核FFTV2.1.3构建实时高速长度为1 024点的FFT变换模块实现电泳芯片电容耦合非接触电导时、频域分析。文中具体阐述了系统软、硬件架构及自定制NiosII处理的FFT算法指令等。仿真结果表明:该方案能进行复杂数据处理,具有快速实时处理能力,能有效保证系统的抗干扰性和测量准确度。

基于小波包的电泳芯片非接触电导检测仿真研究(英文)

由于毛细管电泳芯片电容耦合非接触微电导检测器具有电极不接触溶液,不存在电极的钝化和玷污,不受电泳分离电压影响等优点,被认为是生化分析领域最具发展潜力的一种技术。根据四电极电容耦合非接触电导检测器检测特点,采用小波消噪方法对信号进行滤波处理;依据芯片检测池内仅背景缓冲液与加入待测物质后所呈现的电导率不同致使信号电压会突变的特性,采用小波奇异性检测确定信号变化发生和恢复时刻,从而实现毛细管电泳芯片系统的微电导检测。仿真结果表明,利用小波分析方法能有效地消除噪声,能有效地检测到微电导的波动,并能精确地确定电导率溶液波动的发生、恢复时刻。

多通道非接触电导检测装置用于自由流电泳分离在线检测

现有自由流电泳(FFE)装置因不具备在线检测功能,其实用性仍然存在明显不足。针对这一问题,该工作发展了一种多通道电容耦合式非接触电导检测(MC-C^(4)D)装置并开发了自动测量软件。MC-C^(4)D装置采用了并行分时的非接触电导检测技术,即由多个同样的非接触电导检测模块并行排列,而单个电导检测模块又由多个非接触电导检测池组成,采用模拟开关切换这些检测池,能够分时检测流经相应检测池溶液的电导率。多个电导检测模块的检测池总数等于FFE的组分数,它们分别串行接入到FFE各流路中,这样MC-C^(4)D装置就可在线并行分时在线测量各组分溶液的电导率。为验证所设计MC-C^(4)D装置的检测性能,采用配制的氯化钾标准溶液作为检测对象对MC-C^(4)D装置进行了标定和测试。实验数据表明,MC-C^(4)D装置电导率检测范围为0.015~2.5 mS/cm,检出限(LOD)为0.002 mS/cm,日内相对标准偏差(RSD,n=3)为2.31%,测量相对误差(RE)为3.03%和通道间测量相对偏差为1.60%,这些参数表明该装置检测范围较大,LOD低,重复性好,准确性高,通道间测量相对偏差小。另外,将MC-C^(4)D装置应用于往复式自由流等电聚焦电泳(RFFIEF)在蛋白质聚焦过程中对各组分溶液电导率进行实时在线检测,结果表明,所开发的MC-C^(4)D装置不仅可实现对FFE各组分溶液电导率的实时在线检测,而且还可在RFFIEF实验中辅助掌握分离的实验进度,提高FFE装置的实用性。

多材料3D打印技术制作用于毛细管电泳的非接触电导/激光诱导荧光二合一检测池

利用多材料3D打印技术研制了用于毛细管电泳(CE)的二合一检测池,实现了电容耦合非接触电导(C^(4)D)与共聚焦激光诱导荧光(LIF)两种检测方法在毛细管柱上同一位置同时检测。3D打印的检测池采用了导电的复合聚乳酸(PLA)材料制作C^(4)D的屏蔽层,采用普通的绝缘PLA材料支撑C^(4)D金属管电极并隔离屏蔽层。两根金属管电极通过“打印-暂停-打印”的方式嵌入到检测池中,两电极被2 mm厚的导电屏蔽层隔开,在屏蔽层中有一直径为1 mm的圆形通孔用于LIF检测。该检测池与带流通式进样接口的自组装CE系统联用,用于同时检测无机离子和异硫氰酸荧光素(FITC)标记的氨基酸。研究优化了C 4D激励信号频率与电泳缓冲液浓度,选用的电泳缓冲溶液为10 mmol/L 3-吗啉丙烷-1-磺酸(MOPS)与10 mmol/L二(2-羟乙基)亚氨基三(羟甲基)甲烷(Bis-Tris)的混合溶液,选用C^(4)D激励频率为77 kHz。二合一检测池应用于内径为25μm的毛细管时,C^(4)D对Na^(+)、K^(+)和Li^(+)的检出限分别为2.2、2.0和2.6μmol/L;LIF对荧光素和FITC的检出限分别为7.6和1.7 nmol/L。两种检测方法的相对标准偏差在0.3%至4.5%之间(n=3),工作曲线的相关系数r^(2)≥0.9904。采用3D打印技术可以在实验室内实现复杂结构的制作,降低了制作的成本,且便于方法的推广和改进。

C^4D技术在工业管道流体电导测量中的应用

基于虚拟电感技术研发一种工业毫米级管道新型电容耦合式非接触电导测量传感器。虚拟电感基于Riordan电路研制,相应的工业型C4D传感器基于串联谐振原理实现电导测量,并采用特殊的屏蔽罩结构屏蔽工业干扰。研究结果表明,所研制的虚拟电感与实际电感相比,具有内阻小和电感可调等优点。在内径为1.80 mm的管道内进行电导测量实验,结果表明,所研发的工业型C4D传感器是可行的和有效的,可用于实际工业毫米级管道流体的电导率在线测量。

毛细管的交流阻抗特性研究

采用交流阻抗法研究了电容耦合非接触电导检测池毛细管的阻抗特性,分别考察了电极连接方式和毛细管内径对检测池阻抗的影响。实验表明:高频时,除去毛细管外层保护层会使检测池的阻抗减小,有助于检测器灵敏度的提高;采用铜箔作电极能够有效地消除电极与毛细管壁之间的空隙,使得检测池在低频时阻抗减小。随着毛细管内径的变大,阻抗依次减小。通过Zview软件拟合,提出的简单的拟合等效电路为R(RC)CPE。

毛细管电泳离子色谱法快速检测碱金属和碱土金属离子

用自行组装的快速毛细管电泳(CE)-离子色谱(IC)仪在3.5 min内分离和测定了6种常见的碱金属和碱土金属离子(即Li+、Na+、K+、Mg2+、Ca2+及Ba2+)。CE-IC分析系在含有20μmol.L-1CTAB的25 mmol.L-12-N-吗啡啉乙磺酸(MES)和L-组氨酸(L-His)组成的缓冲溶液(pH6.0)中,并在10 kV分离电压,60 V激发电压和120 kHz激发频率等操作条件下进行的。测定中采用了电容耦合非接触电导检测器。上述6阳离子的峰面积值与其相应的浓度在4.0～64.0μmol.L-1范围内呈线性关系。测定K+、Na+、Ca2+、Mg2+、Ba2+的检出限(3S/N)均为1.0μmol.L-1,Li+的检出限(3S/N)为2.0μmol.L-1。

基于模式识别的小管道沸腾在线监测新方法

为了对小管道中的沸腾进行更好地在线监测,基于模式识别理论提出一种适用于小管道沸腾的在线监测新方法。首先利用电容耦合式非接触电导测量传感器,实时获得能够反映小管道内沸腾液体等效电导信息的电压信号,其次对电压信号进行数据采集与特征提取,最后选取2种模式识别算法(感知器算法和K-means聚类算法)训练分类器,对比2种分类器对小管道沸腾过程阶段辨识效果。研究结果表明,所提出的小管道沸腾过程在线监测新方法是可行、有效的,新方法将小管道沸腾过程在线辨识分为4个阶段,辨识准确率可达90%以上。

基于C^(4)D技术的非满管液体流速测量方法研究

为满足目前小型化设备中液体流速测量的需求,通过将空间滤波测速与电容耦合非接触电导测量(C^(4)D)技术相结合,提出了一种适用于非满管液体流速测量的新方法。设计了一种轴向两电极结构的C^(4)D传感器,采用COMSOL仿真软件建立了传感器的三维仿真模型,并对其空间灵敏度分布特性进行了分析,然后基于该传感器的空间滤波效应对液体流速测量原理进行了理论推导,并采用等效峰值频率的方法得到了速度测量的数学表达式;在此基础上,设计了一套可适用于空间滤波的C^(4)D液体流速测量系统,并通过该测量系统验证了C^(4)D传感器具有良好的空间滤波效应,且实验结果表明,该测量方法具有良好的可行性,在1.39~2.35 m/s的速度范围内,测量速度的绝对误差均在5%以内。

毛细管电泳-电容耦合非接触电导检测法对运动员营养补剂中人体必需支链氨基酸的检测

建立了运动员营养补剂中3种人体必需支链氨基酸(缬氨酸、亮氨酸、异亮氨酸)的毛细管电泳-电容耦合非接触电导检测(CE-C4D)测定方法。通过研究电泳时背景电解质种类、浓度以及电导检测器的激发电压,激发频率等参数的影响,确定最佳的实验条件为采用未涂层熔融石英毛细管(60 cm×75μm,有效长度50 cm),以5.0 mol/L的乙酸为背景电解质;C4D检测器激发电压为40 V,激发频率为600 kHz;运行电压为+15 kV,温度为25℃。3种氨基酸在50.0~1000.0μmol/L范围内线性关系良好,线性相关系数(R2)均大于0.9994,加标回收率在98.6%~105.4%之间,方法的检出限为14.88μmol/L。方法已应用于运动员蛋白营养补剂中的支链氨基酸的测定。

毛细管电泳电容耦合非接触电导法测定连翘中三萜酸

建立了测定连翘中三萜酸(齐墩果酸、熊果酸、白桦脂酸)的毛细管电泳电容耦合非接触电导分析方法。通过对H3BO3浓度、β-环糊精(β-CD)浓度、分离电压、进样时间等因素的优化,确定了最佳实验条件。结果表明,在60 mmol/L H3BO3-6 mmol/Lβ-CD的背景电解质中,且分离电压为15 kV,5 kPa压力进样4 s的条件下,三萜酸得以分离。三萜酸质量浓度在5.0~80.0μg/mL范围内呈现良好的线性关系,线性相关系数(R2)均大于0.9935,方法的检出限在1.04~1.43μg/mL之间,迁移时间和峰面积的相对标准偏差分别为0.02%~0.04%,3.5%~4.4%。方法应用于河南栾川老翘中的三萜酸的回收率测试,三萜酸的加标回收率为88.1%~94.1%。方法可应用于连翘样品中的三萜酸分析。

基于智能手机的便携式毛细管电泳装置检测消毒剂中2种季铵盐

现有的小型毛细管电泳(CE)装置仍采用平板或计算机进行数据处理和分析,其便携性仍存在明显不足。针对这一问题,发展了一种基于智能手机的CE装置,实现了真正的便携式定量分析。该装置集成了电容耦合式非接触式电导检测(C4D)和蓝牙通信功能,并提供了手机界面软件。通过手机界面软件,不仅可以控制CE装置的电泳运行,还可以实时接收C4D检测器发出的数据信息,显示电泳图谱和进行数据处理。该装置尺寸为20 cm×20 cm×15 cm,重量为2 kg。为了验证所设计装置的性能,采用季铵盐(QAs)消毒剂(十二烷基二甲基苄基溴化铵(DDBAB)和十二烷基三甲基溴化铵(DTAB))作为分析对象。实验数据表明,DDBAB和DTAB线性范围分别为20~1000和30~1000μmol/L,线性回归方程的相关系数(R2)分别为0.9995和0.9989,检出限(LOD)分别为10和13μmol/L,日内相对标准偏差(RSD,n=3)分别为1.9%和2.7%。另外实验对DDBAB和DTAB混合离子液进行了测试,在8 min内可实现基线分离。最后,对现场使用的新洁尔灭消毒液中QAs进行了加标回收试验,DDBAB和DTAB的回收率分别为100.5%~101.5%和96.2%~99.3%。研究结果表明,所开发CE装置具有线性好、LOD低、重复好、准确性高,尤其便携好等优点,可用于消毒液中QAs现场定量检测。