文档介绍：第七章
自动分析技术/微型全分析系统
导言
流动注射分析
微型全分析系统
微流控分析芯片加工技术
微流控分析芯片的应用
微流控分析芯片，方肇伦 等编著， 科学出版社， 2003
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导言
传统的化学分析方法是手工分析，至今仍被广泛应用。手工分析
的缺点是手续繁杂、速度慢，分析结果与分析人员的技术水平和
熟练程度有关，还不可避免地使分析人员长时间接触化学药品，
严重影响健康。
为了克服这些缺点，几十年来，人们根据不同的分析要求，模拟
手工分析的程序设计了各种各样的机械程序分析装置，用机械操
作代替手工操作，给分析工作者减轻了许多负担，分析速度、准
确度、精度也有了一定的提高。但这类程序分析器一般只适于分
析一两种特定组分，通用性差。
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1950s，“连续流动分析”技术发展起来了。它的基本方法是把各
种化学分析所要用的试剂和试样按一定的顺序和比例用管道和
泵输送到一定的反应区域，进行混合，完成化学反应，最后经检
测器检测并由记录仪显示分析结果，实现了管道化的自动连续分
析。但这些分析仍建立在化学平衡的基础上，速度受到限制。
射分析(Flow Injection Analysis，FIA)的新概念。把试样溶液直
接以“试样塞”的形式注入到管道的试剂载流中，不需反应进行完
全，就可以进行检测。摆脱了传统的必须在稳态条件下操作的观
念，提出化学分析可在非平衡的动态条件下进行，从而大大提高
了分析速度。一般可达每小时进样100~300次。从样品注入到检
测器响应的时间间隔一般小于1 min。设备较简单并灵活，操作简
便，启动和关机时间仅需几分钟，因此FIA技术不仅适于大批量
的常规分析，也适于少量非常规样品的自动测定。
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FIA是一种良好的微量分析技术，一般每次测定仅需25~100
L样品溶液。由于样品与试剂用量甚微，又在封闭系统中完
成测定，因此极大地降低了对人体的毒害和对环境的污染。
现代分析化学的发展趋势是向现场、实时、动态、
高灵敏度、高选择性、高通量的方向发展！
1990s初期发展起来的微全分析系统(微流控芯片、生
物芯片和芯片实验室)为实现上述目标提供了可能性。
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流动注射分析
流动注射分析的基本原理
受控扩散和定时重现
流动注射分析常在对流和径向扩散两种分散共存的情况下进行。
当样品通过流通池时，检测器所记录的是连续变化的信号，可
以是吸光度，电极电势或其他物理参数，因而不需要达到化学
平衡。
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对流和扩散作用
(a)无分散；(b)对流引起的分散；(c)对流和径向扩散引起
的分散；(d)径向扩散引起的分散
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例如，以分光光度法测定Cl-，所基于的反应是：
流动注射测定Cl-
(a)流路设计图；(b)5-75 gmL-1的平行测定；(c) 30 gmL-1和75
gmL-1样品的快速扫描。
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这些实验清楚地显示了FIA的基本特点：在样品通过分析流路
时，以完全相同的方法顺序处理所有的样品。即对一个样品如
何处理，对其他任何样品也以完全相同的方法进行处理。流动
注射体系中准确体积样品的注入、重现和精确的定时进样以及
从注入点到检测点体系的完全相同的操作（所谓控制或可控分
散），形成注入样品的浓度梯度，从而产生瞬间的、但可精确
重现的记录信号，使得流路中的任何一点都能像稳态一样准确
测量。一般用峰值作为分析信号，可以获得较高的灵敏度。
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分散系数
为了合理地设计FIA体系，需要知道原始样品溶液在它流到检测
器的途中稀释的程度，以及从样品注入到读数消耗了多长时间。
定义分散系数(dispersion coefficient, D)为
D＝ c0/c (D > 0) ()
式中c0为注入样品中分析物的浓度， c为检测器中分析物的浓度。
分散系数主要受三种相互作用且可以控制的变量的影响，即样品
体积、管的长度和流动速度。
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设计FIA体系时，需根据实验目的综合考虑各种因素的影响，以
确定最佳流路。例如，建立的FIA系统是用于常规大批量分析的，
那么提高分析速度、增加进样频率就是要考虑的主要方面，就应
当减少进样体积，缩短管长，提高流速。
分散系数大致可分为4种情况：有限的（D=1~3）、中度的（D=3
~10）、高度的（D>10）以及减小的（D<1）。相应设计的FIA体
系已被用于各种各样的分析任