用于土壤中氮钾含量快速测定的非接触电导微流控芯片

[目的/意义]土壤中氮、钾元素在作物生长和农业生产过程中具有关键作用。快速定量检测土壤中氮、钾含量对指导精确施肥具有重要意义。因此,建立一种快速可靠的土壤氮、钾含量检测方法十分必要。[方法]本研究建立一种基于聚二甲基硅氧烷(Polydimethylsiloxane,PDMS)微流控芯片电泳和电容耦合非接触电导检测(Capacitively Coupled Contactless Conductivity Detection,C4D)方法,快速定量检测土壤中氮、钾养分离子。通过微流控电泳芯片实现对土壤中多种离子快速分离,利用C4D进行电导率变化的精准测量。基于检测器工作频率输出响应特性,激励电压响应特性和电泳电压,确定最佳分离和检测性能。[结果和讨论]该方法对钾离子(K+)、铵根离子(NH4+)和硝酸根离子(NO_(3)^(-))标准溶液的检测限(S/N=3)分别为0.5、0.1和0.4 mg/L。K^(+)、NH_(4)^(+)和NO_(3)^(-)在0.5~40.0 mg/L范围内具有良好的线性关系,线性相关系数(R2)分别为0.994、0.997和0.990,表明该方法可以对土壤中氮、钾养分离子进行定量分析。同时,采用峰高、峰面积和出峰时间作为评价指标进行可重复性实验,其相对标准偏差(Relative Standard Deviation,RSD)均小于4.4%,说明该方法具有良好的重复性。此外,对土壤样品进行测试,K^(+)和NH_(4)^(+)可实现完全分离以及同步检测,其检测效率明显提高。通过标准加入法进行回收率实验,回收率保持在81.74%~127.76%。[结论]本研究为土壤氮钾养分离子的快速检测提供了一种简便、高效的方法。

非接触电导检测土壤养分离子的谱峰自动识别方法

[目的/意义]电容耦合非接触式电导检测(Capacitively Coupled Contactless Conductivity Detection,C4D)在农业土壤养分离子检测方面发挥着重要作用。对C4D信号中离子特征峰的有效识别,有利于后续对离子特征峰的定性和定量分析,为加强农业土壤养分管理提供依据。然而,C4D信号的特征峰检测仍然存在无法自动精准识别、人工操作复杂、效率低等缺点。[方法]提出一种基于连续小波变换结合粒子群优化(Particle Swarm Optimization,PSO)和最大类间方差法(Otsu)的谱峰自动识别算法,旨在实现准确、高效、自动化的C4D信号峰识别。采用C4D检测样品溶液,得到离子谱图信号,对谱图信号进行连续小波变换,得到小波变换系数矩阵。通过搜索小波系数变换系数矩阵极值,识别出脊线和谷线。将小波系数矩阵转换为灰度图像,结合PSO和Otsu寻找最佳阈值,进一步对灰度图像的背景和目标分割,再结合原始谱图中的脊谷线识别谱图中的特征峰。[结果与讨论]测试含有41、61和102个峰的数据集,以受试者工作特性(Receiver Operating Characteristic,ROC)曲线和度量值作为评估峰值检测算法性能的准则。与其他方法相比,基于连续小波变换结合粒子群优化的最大类间方差法分割图像(Continuous Wavelet Transform C.ombined with Particle Swarm Optimization of Otsu to Segment Image,CWTSPSO)的谱峰自动识别算法的ROC曲线均保持在0.9以上,度量值分别为0.976、0.915和0.969。CWTSPSO能够有效检测出更多弱峰和重叠峰,同时检测出更少的假峰,有利于提升C4D信号的谱峰识别率和精准性。[结论]本研究提出的CWTSPSO能为非接触式电导检测农业土壤养分离子信号分析提供有力支持。

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。

毛细管电泳-串联非接触电导法检测纺织物中6种荧光增白剂

基于毛细管电泳技术(CE)和非接触电导检测系统,建立了同时测定纺织物中6种荧光增白剂的分析方法。以75μm×50 cm的石英毛细管作为分离柱,电容耦合非接触电导检测器(C4D)为检测装置,优化后的背景缓冲液为55 mmol/L三羟甲基氨基甲烷(Tris)-10 mmol/L十四烷基三甲基溴化铵(TTAB)-30%乙腈(ACN),工作电压为28 kV,检测器波长为305 nm。结果表明,在0.1~50.0 mg/mL范围内,荧光增白剂浓度和峰面积具有良好的线性关系,相关系数大于0.997 5,方法检出限(S/N=3)为0.33~0.46μg/L,样品加标回收率在95.8%~101.8%,相对标准偏差(RSD,n=6)≤3.8%。该方法操作简便、准确性好、快速高效,可在10 min内实现对6种荧光增白剂的快速分离检测,适用于纺织物中荧光增白剂残余量的批量检测。

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。

微流控芯片非接触电导法测定感冒药中盐酸伪麻黄碱和氢溴酸右美沙芬

研究了用微流控芯片非接触式电导法分离检测感冒药日夜百服咛片中的两种主要成分盐酸伪麻黄碱和氢溴酸右美沙芬的方法。优化条件为：缓冲液加mmol／LTris＋20mmol／LH3803（pH=8．0）；进样电压300V；进样时间10．0s；分离电压3．0kV。非接触电导检测器激发电压60V（Vp-p），频率60kHz。两种成分的线性范围分别为20-1000mg／L和10-1000mg／L；检出限分别为10和5．0mg／L；样品回收率分别为99．3％和97．6％。

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-荧光/非接触电导组合型检测器的研制

报道了一种毛细管电泳荧光/非接触电导组合型检测器。该检测器共用非接触电导检测池,实现了双检测器响应同步。优化了非接触电导检测系统中激发电压信号及其频率;荧光检测是用发光二极管作为激发光源,用光纤收集并传输荧光信号至光电倍增管。用无机金属离子和异硫氰酸荧光素评价该体系,结果表明,该检测器达到了任一单类型检测器性能指标。

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。

微流控芯片非接触电导检测法快速测定盐酸克林霉素的含量

建立了微流控芯片非接触电导检测法快速测定盐酸克林霉素胶囊中盐酸克林霉素的方法。考察了缓冲液种类和浓度、添加剂种类、分离电压以及进样时间等因素对分离检测的影响。以2.0 mmol·L-1HAc＋2.0 mmol·L-1Na Ac为缓冲溶液,分离电压为1.5 k V,进样时间15.0 s,在1.0 min内实现了对盐酸克林霉素的快速分离测定。盐酸克林霉素的线性范围为20.0～200.0μg·m L-1,相关系数（r）为0.999 2,检出限（S/N=3）为5.0μg·m L-1,相对标准偏差为2.1%,加标回收率为95.9%～103%。该方法简便、快速,可为盐酸克林霉素检测提供新的方法和技术。

微流控芯片非接触电导检测法测定药片中盐酸奈福泮

建立了微流控芯片非接触电导检测法测定片剂中盐酸奈福泮含量的方法。探讨并优化了缓冲溶液种类和配比、添加剂、分离电压和进样时间等电泳分离条件。结果表明,以2 mmol/L HAc+1 mmol/L NaAc(pH4.5)不加添加剂为运行缓冲溶液,分离电压2.00 kV、进样时间10 s时,1 min内可实现盐酸奈福泮快速分离检测。盐酸奈福泮的线性范围为20μg/mL～120μg/mL(r2=0.9992),检出限(LOD)为1.2μg/mL(S/N=3),加标回收率为98.0%～100%,RSD小于2.2%。方法简便快速,重现性好,适用于盐酸奈福泮快速检测和生产质量控制。

毛细管电泳场放大进样-高压非接触电导检测测定痕量Zn^(2+)

利用高压电容耦合非接触电导检测器(HV-C4D),结合毛细管电泳场放大进样(FASS),以2-N-吗啡啉乙磺酸(MES)/组氨酸(His)为缓冲溶液,电泳分离测定了Zn2+.考察了样品溶液中MES/His的浓度及电动进样时间对场放大浓缩因子及缓冲溶液浓度对检测灵敏度的影响.在10mmol/LMES/His(pH=4.9)的分离缓冲溶液中,FASS对Zn2+的浓缩因子为1.3×103.Zn2+的浓度在10～1000nmol/L范围内与峰面积有良好线性关系(R=0.9995),检测限为5nmol/L(S/N=3).该方法可用于痕量Zn2+的测定.

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。

微流控芯片非接触电导检测的研究进展

微流控芯片是一种现代分析新方法,非接触电导检测作为其重要检测技术之一,近年在仪器研制和应用等方面都取得了可喜的进展。本文重点对微流控芯片非接触电导检测的影响因素和应用的研究进展进行总结和评述。引用文献56篇。

毛细管电泳非接触电导检测法研究电渗流峰变化规律

采用自行研制的非接触电导检测器,结合毛细管电泳技术,以10 mmol/L的2-N-吗啡啉乙磺酸(MES)/L-组氨酸(L-His)为缓冲溶液,系统研究了缓冲溶液浓度、pH值、样品浓度对电渗流峰的变化规律。结果表明:随着样品KCl溶液的浓度的减小,电渗流峰出现由正峰逐渐变为负峰的现象,并结合非接触电导检测原理、L-His的特性和质子平衡方程进行了的解释。

毛细管电泳非接触电导检测分离测定水杨酸及其羟基化产物

利用自组装的毛细管电泳非接触电导检测装置建立了水杨酸(SA,羟基自由基捕获剂)及其羟基化产物2,3-二羟基苯甲酸(2,3-DHBA)和2,5-二羟基苯甲酸(2,5-DHBA)的分离测定方法。在最佳条件下10min内即可完成分离,其线性范围为0.03～15.0mg·L^(-1)L^(-1),检出限(S/N =3)为0.01mg·L^(-1),对0.7mg·L^(-1)混合溶液进行测定,SA、2,3-DHBA和2,5-DHBA峰面积的相对标准偏差(n=8)依次为2.9%,3.2%,3.6%。

低电压电泳芯片非接触电导检测电路设计(英文)

根据低电压集成电泳芯片柱端非接触高频电导器的结构和非接触高频电导检测的基本原理,设计了非接触电导检测电路。该电路包括AC激励信号发生器、I-V转换器、乘法运算器、低通滤波器和差分放大器。运用较少的元器件和较简单的电路形式实现了检测功能,解决了低电压电泳芯片微弱的非接触电导信号检测困难的问题。通过调节电路参数分别得到了频率为450kHz和1MHz,幅值为10V的正弦信号。在此激励信号下,在集成低电压电泳芯片上对一系列不同浓度的K+溶液进行了非接触电导响应信号的测试。实验结果表明,电路能分辨的离子浓度的下限为10-9;离子浓度为10-9～10-5时,电路响应具有很高的线性度和分辨率。该电路亦可用于其它微弱电导信号检测领域。

毛细管电泳-非接触电导检测法测定药剂中的硫酸沙丁胺醇

建立了毛细管电泳-非接触电导检测分离测定硫酸沙丁胺醇的分析方法。分别考察了分离介质、背景电解质及其浓度和pH、分离电压、进样时间、激发电压、激发频率等因素对实验结果的影响。在优化的实验条件(以15mmol/L乳酸水溶液(pH 2.7)为电泳介质,10 kV下电动进样3 s,分离电压为10 kV,激发电压为60 V,激发频率为120 kHz)下,硫酸沙丁胺醇的检出限(信噪比为3)为1.92 mg/L,在9.60～48.0 mg/L质量浓度范围内有良好的线性关系(r=0.995),迁移时间的相对标准偏差(RSD)为2.7%。将该方法用于硫酸沙丁胺醇片和硫酸沙丁胺醇气雾剂中的硫酸沙丁胺醇含量的测定,加标回收率为90%～113%,检测结果与药厂的标示值相符合,为硫酸沙丁胺醇的检测提供了一种简便、快速、高灵敏的方法。

毛细管电泳非接触电导检测器的研制(英文)

非接触电导检测法已经成为毛细管电泳芯片中一种通用的物质分离检测方法.本文提出了一种微型化的电容耦合非接触电导分析系统,采用新颖的三明治电极结构减小了电极之间的寄生电容.这种电极结构能够有效地减小电极的长度,克服了非接触电导检测中电极易于折断的缺点.当采用电极宽度1,mm、电极间距1,mm、MES/His缓冲溶液浓度为20,mmol/L和激励电压20,Vpp、90,kHz的条件时,检测器具有最好的分离效果.在最佳的分离条件下,实现了1mmol/L的K+和Mg2+混合无机阳离子的分离检测.

毛细管非接触电导检测电极结构对检测性能的影响

毛细管非接触电导检测的检测性能与检测池的电极结构密切相关。目前,电极对检测性能的影响主要从实验的角度进行讨论,缺乏理论分析。本文提出了一种新的非接触电导检测池的等效电路模型。通过对检测池等效电路的仿真,发现检测灵敏度与电极的有效长度有关;屏蔽电极能够很好的消除高激发频率下低待测溶液电导值的输出电流幅值/溶液电导曲线的非线性,提高了待测溶液电导的均匀性和最低检测限,使输出电流幅值/激发频率曲线形成稳定的平台区,很好的提高了检测系统的抗干扰能力。本文对提高非接触电导检测的灵敏度具有一定的理论指导作用。