本發(fā)明屬于分析檢測(cè)儀器領(lǐng)域，具體涉及一種適用于毛細(xì)管電泳、離子色譜、液相色譜和微流控芯片等分離檢測(cè)系統(tǒng)的橋式電容耦合非接觸電導(dǎo)差分檢測(cè)器。
背景技術(shù)：
：電導(dǎo)檢測(cè)是一種在微小電流通過的條件下，測(cè)試指示電極間的電位的檢測(cè)方法，電極間的被檢測(cè)物質(zhì)電導(dǎo)率不同，因此檢測(cè)所得到的電位也相應(yīng)的有所差異。電導(dǎo)檢測(cè)是一種通用的電化學(xué)檢測(cè)器，有著廣泛的應(yīng)用范圍。目前，該領(lǐng)域仍然有研究的空間。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：本發(fā)明旨在提供一種適用于毛細(xì)管電泳、離子色譜、微流控芯片等微型柱分離系統(tǒng)的高靈敏度、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單且易集成的新型橋式電容耦合非接觸電導(dǎo)差分檢測(cè)器。值得說明的是，提高檢測(cè)器的靈敏度是電導(dǎo)檢測(cè)器進(jìn)一步發(fā)展和應(yīng)用的關(guān)鍵問題，差分檢測(cè)能夠有效地減小基線信號(hào)強(qiáng)度，從而提高檢測(cè)器的靈敏度。本發(fā)明所涉及的電橋式結(jié)構(gòu)則能夠在差分法的基礎(chǔ)上進(jìn)一步地提高靈敏度。為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的而采用的技術(shù)方案是這樣的，一種橋式電容耦合非接觸電導(dǎo)差分檢測(cè)器，其特征在于:包括測(cè)量系統(tǒng)和電路系統(tǒng)。所述測(cè)量系統(tǒng)包括激發(fā)電極I、激發(fā)電極II、接收電極I、接收電極II、檢測(cè)毛細(xì)管、參比毛細(xì)管、電阻I、電阻II、屏蔽電極和檢測(cè)池。所述檢測(cè)毛細(xì)管和參比毛細(xì)管相互平行，二者位于檢測(cè)池中。所述激發(fā)電極I和接收電極I是附著在檢測(cè)毛細(xì)管的外壁的金屬片。激發(fā)電極II和接收電極II是附著在參比毛細(xì)管的外壁的金屬片。所述激發(fā)電極I和激發(fā)電極II連接信號(hào)輸入端I。所述串聯(lián)電阻I后，連接信號(hào)輸入端II。所述接收電極II串聯(lián)電阻II后，連接信號(hào)輸入端II。所述屏蔽電極為一根接地的金屬條。所述屏蔽電極橫跨在檢測(cè)毛細(xì)管和參比毛細(xì)管。激發(fā)電極I和激發(fā)電極II位于屏蔽電極的一側(cè)、接收電極I和接收電極II位于屏蔽電極的另外一側(cè)。所述電路系統(tǒng)包括整流電路、RC濾波電路和高阻電位差計(jì)。所述整流電路采用半波整流或橋式鎮(zhèn)流。所述接收電極和接收電極分別連接整流電路的輸入端。所述RC濾波電路和高阻電位差計(jì)均并聯(lián)在整流電路的輸入端。進(jìn)一步，激勵(lì)電極、激勵(lì)電極、接收電極和接收電極的電極材料為導(dǎo)電箔或金屬絲等導(dǎo)電材料。進(jìn)一步，檢測(cè)管、參比管的材質(zhì)為玻璃管或聚合物管。進(jìn)一步，電阻I、電阻II阻值近似相等。進(jìn)一步，從信號(hào)輸入端I和信號(hào)輸入端II輸入的激勵(lì)信號(hào)均為交流信號(hào)。進(jìn)一步，整流電路采用橋式整流。所述橋式整流電路包括二極管I、二極管II、二極管III和二極管Ⅳ。所述二極管I和二極管II的正極共地連接于a端子。所述二極管I的負(fù)極和二極管Ⅳ的正極連接接收電極II。所述二極管II的負(fù)極和二極管III的正極連接接收電極I。所述二極管III的負(fù)極和二極管Ⅳ的負(fù)極連接于b端子。所述RC濾波電路和高阻電位差計(jì)并聯(lián)于a端子和b端子之間。值得說明的是，所述信號(hào)發(fā)生器將激勵(lì)信號(hào)輸入檢測(cè)池，在檢測(cè)池部分，兩個(gè)C4D(檢測(cè)C4D和參比C4D)與兩個(gè)電阻構(gòu)成橋式回路，兩個(gè)接收電極連接整流電路和RC濾波電路，由雙高阻電位差計(jì)將電流信號(hào)轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)，最終由信號(hào)采集系統(tǒng)接收并記錄。本發(fā)明的有益效果是：檢測(cè)器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，安裝和拆卸都較為方便。橋式設(shè)計(jì)有利于微小信號(hào)的檢測(cè)，提高檢測(cè)器靈敏度。差分法的應(yīng)用能夠大幅度的降低基線強(qiáng)度，與此同時(shí)也避免了背景溶液、溫度等其他因素對(duì)檢測(cè)信號(hào)的影響。值得一提的是本發(fā)明涉及的檢測(cè)系統(tǒng)無需連接放大電路，大大簡(jiǎn)化了檢測(cè)器的電子線路，為檢測(cè)器的進(jìn)一步便攜化創(chuàng)造了條件。本橋式電容耦合非接觸電導(dǎo)差分檢測(cè)器可與毛細(xì)管電泳、離子色譜、微流控芯片等分離系統(tǒng)聯(lián)用，為生物、化學(xué)、環(huán)境等領(lǐng)域的研究提供一種方便可靠的檢測(cè)技術(shù)。附圖說明圖1是本發(fā)明橋式電容耦合非接觸電導(dǎo)差分檢測(cè)器的裝置結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是本發(fā)明橋式電容耦合非接觸電導(dǎo)差分檢測(cè)器對(duì)1mMKCl溶液的響應(yīng)曲線。圖3是本發(fā)明橋式電容耦合非接觸電導(dǎo)差分檢測(cè)器在1mMKCl溶液進(jìn)樣后再注入蒸餾水的響應(yīng)曲線。圖4是本發(fā)明橋式電容耦合非接觸電導(dǎo)差分檢測(cè)器在不同激勵(lì)電壓下對(duì)1mMKCl溶液的響應(yīng)信號(hào)及基線信號(hào)圖。圖5是本發(fā)明橋式電容耦合非接觸電導(dǎo)差分檢測(cè)器對(duì)不同濃度KCl溶液的響應(yīng)信號(hào)圖。圖中：激發(fā)電極I1、激發(fā)電極II2、接收電極I3、接收電極II4、檢測(cè)毛細(xì)管5、參比毛細(xì)管6、電阻I7、電阻II8、屏蔽電極9、信號(hào)輸入端I10、信號(hào)輸入端II11、橋式整流電路12、RC濾波電路13、高阻電位差計(jì)14。具體實(shí)施方式下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明，但不應(yīng)該理解為本發(fā)明上述主題范圍僅限于下述實(shí)施例。在不脫離本發(fā)明上述技術(shù)思想的情況下，根據(jù)本領(lǐng)域普通技術(shù)知識(shí)和慣用手段，做出各種替換和變更，均應(yīng)包括在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。實(shí)施例1：參見圖1，一種橋式電容耦合非接觸電導(dǎo)差分檢測(cè)器，包括測(cè)量系統(tǒng)和電路系統(tǒng)。所述測(cè)量系統(tǒng)包括激發(fā)電極I1、激發(fā)電極II2、接收電極I3、接收電極II4、檢測(cè)毛細(xì)管5、參比毛細(xì)管6、電阻I7、電阻II8、屏蔽電極9和檢測(cè)池。所述檢測(cè)毛細(xì)管5和參比毛細(xì)管6相互平行，二者位于檢測(cè)池中，二者之間的距離為D為3mm。二者之間的距離是電極間的距離即電極間距。所述激發(fā)電極I1和接收電極I3是附著在檢測(cè)毛細(xì)管5的外壁的金屬片，二者之間距離為E為3mm。激發(fā)電極II2和接收電極II4是附著在參比毛細(xì)管6的外壁的金屬片，二者之間距離為E為3mm。實(shí)施例中，激發(fā)電極I1和激發(fā)電極II2的連線為L(zhǎng)1，激發(fā)電極I1和接收電極I3的連線為L(zhǎng)2，L1平行于L2。即激發(fā)電極I1、接收電極I3、激發(fā)電極I1和接收電極I3分別處于一個(gè)矩形的四個(gè)角上。所述激發(fā)電極I1和激發(fā)電極II2連接信號(hào)輸入端I10。激勵(lì)電極1、激勵(lì)電極2、接收電極3和接收電極4的電極材料為導(dǎo)電箔或金屬絲等導(dǎo)電材料，它們沿著毛細(xì)管長(zhǎng)度方向的尺寸為3mm，即電極長(zhǎng)度。所述串聯(lián)電阻I7后，連接信號(hào)輸入端II11。所述接收電極II4串聯(lián)電阻II8后，連接信號(hào)輸入端II11。從信號(hào)輸入端I10和信號(hào)輸入端II11輸入的激勵(lì)信號(hào)均為交流信號(hào)，分別為電壓源V1和V2。所述屏蔽電極9為一根接地的金屬條。所述屏蔽電極9橫跨在檢測(cè)毛細(xì)管5和參比毛細(xì)管6。激發(fā)電極I1和激發(fā)電極II2位于屏蔽電極9的一側(cè)、接收電極I3和接收電極II4位于屏蔽電極9的另外一側(cè)。實(shí)施例中，檢測(cè)池由兩塊有機(jī)玻璃板構(gòu)成，底板上刻有與毛細(xì)管相匹配的U型通道，各電極均由金屬箔制成并固定于U型通道上，裝置中檢測(cè)管和參比管均采用內(nèi)徑75μm，外徑375μm的彈性石英毛細(xì)管。用夾子夾緊兩塊有機(jī)玻璃板，使得毛細(xì)管與各電極緊密接觸。四只電極可用銅箔、鋁箔等導(dǎo)電箔制成也可由燒去外層漆的漆包線緊密纏繞于毛細(xì)管上制成。所述電路系統(tǒng)包括整流電路12、RC濾波電路13和高阻電位差計(jì)14。整流電路12采用橋式整流。所述橋式整流電路12包括二極管I、二極管II、二極管III和二極管Ⅳ。所述二極管I和二極管II的正極共地連接于a端子。所述二極管I的負(fù)極和二極管Ⅳ的正極連接接收電極II4。所述二極管II的負(fù)極和二極管III的正極連接接收電極I3。所述二極管III的負(fù)極和二極管Ⅳ的負(fù)極連接于b端子。所述RC濾波電路13和高阻電位差計(jì)14并聯(lián)于a端子和b端子之間。實(shí)施例中，RC濾波電路13包括串聯(lián)在一起的電阻R和電容C。檢測(cè)信號(hào)經(jīng)過整流電路12、RC濾波電路13后由雙高阻高阻電位差計(jì)14轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)，由數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)接收并記錄。本實(shí)施例用到的的元器件清單為：名稱型號(hào)參數(shù)電壓源V2-V1XD7低頻信號(hào)發(fā)生器0-200Vp-p，0-200kHz電阻17-5MΩ電阻II8-5MΩ二極管I1N4148-二極管II1N4148-二極管III1N4148-二極管IV1N4148-電阻R-100MΩ電容C-1pF高阻電位差計(jì)14LK2005A電化學(xué)工作站-10V～+10V實(shí)施例2本實(shí)施例采用了實(shí)施例1公開的橋式電容耦合非接觸電導(dǎo)差分檢測(cè)器：參照?qǐng)D2，以蒸餾水為背景溶液，配制了濃度為1mMKCl溶液作為樣品，采用流動(dòng)進(jìn)樣的方式，在激勵(lì)電壓60Vp-p，激勵(lì)頻率120kHz，電極長(zhǎng)度3mm，電極間距3mm的條件下，測(cè)得檢測(cè)器對(duì)1mMKCl溶液的響應(yīng)信號(hào)。橋式電容耦合非接觸電導(dǎo)差分檢測(cè)器對(duì)1mMKCl溶液的響應(yīng)曲線如圖2所示，從圖中可以看出，進(jìn)樣后，橋式電容耦合非接觸電導(dǎo)差分檢測(cè)器的響應(yīng)信號(hào)有明顯的增大，增幅約24mV，噪音信號(hào)強(qiáng)度約0.5mV，基線強(qiáng)度僅為55mV且基線平穩(wěn)。實(shí)施例3參照?qǐng)D3，在實(shí)施例2的基礎(chǔ)上，進(jìn)樣后再注入蒸餾水，測(cè)得橋式電容耦合非接觸式電導(dǎo)檢測(cè)器相應(yīng)的響應(yīng)信號(hào)變化。如圖3所示，以1mMKCl溶液作為樣品，進(jìn)樣后再注入背景溶液，即蒸餾水，響應(yīng)信號(hào)明顯減小，減幅約24mV，噪音信號(hào)強(qiáng)度約0.5mV，基線強(qiáng)度僅為53mV且基線平穩(wěn)。圖3中注入蒸餾水后信號(hào)的減幅與圖2中進(jìn)樣后信號(hào)增幅相等，噪音信號(hào)強(qiáng)度與基線強(qiáng)度也相近。實(shí)施例4本實(shí)施例采用了實(shí)施例1公開的橋式電容耦合非接觸電導(dǎo)差分檢測(cè)器：參照?qǐng)D4，作為本發(fā)明橋式電容耦合非接觸電導(dǎo)差分檢測(cè)器的實(shí)施例，以蒸餾水為背景溶液，1mMKCl溶液為樣品，采用流動(dòng)進(jìn)樣方式，在不同強(qiáng)度的激勵(lì)電壓下進(jìn)行進(jìn)樣測(cè)試，測(cè)得橋式電容耦合非接觸電導(dǎo)差分檢測(cè)器在30-100Vp-p范圍不同激勵(lì)電壓條件下對(duì)1mMKCl溶液的響應(yīng)信號(hào)強(qiáng)度及相應(yīng)的基線信號(hào)強(qiáng)度,其他實(shí)驗(yàn)參數(shù)同上。如圖4所示，在8個(gè)不同強(qiáng)度的激勵(lì)電壓下，橋式電容耦合非接觸電導(dǎo)差分檢測(cè)器對(duì)1mMKCl溶液的響應(yīng)信號(hào)隨激勵(lì)電壓強(qiáng)度的增大而線性增大，與此同時(shí)，基線信號(hào)強(qiáng)度也隨著激勵(lì)電壓強(qiáng)度的增大而線性增大。檢測(cè)管5、參比管6的材質(zhì)為玻璃管或聚合物管。實(shí)施例4本實(shí)施例采用了實(shí)施例1公開的橋式電容耦合非接觸電導(dǎo)差分檢測(cè)器：參照?qǐng)D5，作為本發(fā)明橋式電容耦合非接觸電導(dǎo)差分檢測(cè)器的實(shí)施例，以蒸餾水為背景溶液，不同濃度的氯化鉀溶液為樣品，采用流動(dòng)進(jìn)樣方式，在60Vp-p的激勵(lì)電壓下進(jìn)行了進(jìn)樣測(cè)試，測(cè)得橋式電容耦合非接觸電導(dǎo)差分檢測(cè)器對(duì)不同濃度的氯化鉀樣品的響應(yīng)信號(hào)強(qiáng)度，其他實(shí)驗(yàn)參數(shù)同上。如圖5所示，在一定濃度范圍內(nèi)，橋式電容耦合非接觸電導(dǎo)差分檢測(cè)器的響應(yīng)信號(hào)隨樣品濃度的增大而增大，且在低濃度范圍線性明顯優(yōu)于高濃度范圍。結(jié)論：圖2、圖3說明橋式電容耦合非接觸電導(dǎo)差分檢測(cè)器用于無機(jī)離子的檢測(cè)是可行的。圖4說明適當(dāng)增大激勵(lì)電壓的強(qiáng)度有利于提高橋式電容耦合非接觸電導(dǎo)差分檢測(cè)器的靈敏度。圖5則說明橋式電容耦合非接觸電導(dǎo)差分檢測(cè)器更適用于低濃度樣品的檢測(cè)。同時(shí)也展現(xiàn)出橋式電容耦合非接觸電導(dǎo)差分檢測(cè)器基線信號(hào)小，基線平穩(wěn)的優(yōu)點(diǎn)。橋式電容耦合非接觸電導(dǎo)差分檢測(cè)器無需另外設(shè)計(jì)放大電路即可得到較為可靠的響應(yīng)信號(hào)，大大簡(jiǎn)化了檢測(cè)器結(jié)構(gòu)，為檢測(cè)器的便攜化提供了更大的空間。當(dāng)前第1頁(yè)1 2 3