二維微型氣體色譜儀能靈敏探測(cè)化學(xué)藥品
2012-05-04
據(jù)美國(guó)科學(xué)促進(jìn)會(huì)網(wǎng)站5月2日(北京時(shí)間)報(bào)道，美國(guó)密歇根大學(xué)研究人員正在開(kāi)發(fā)一種便攜式可調(diào)節(jié)的二維微型氣體色譜儀，能識(shí)別并檢測(cè)化學(xué)氣體成分，更加靈敏智能，可用于探測(cè)爆炸物、化學(xué)武器揮發(fā)氣體，還能通過(guò)病人的呼吸診斷病情，偵查礦井是否安全等。儀器也非常節(jié)能，對(duì)礦井作業(yè)和偏僻地區(qū)醫(yī)療室具有很大優(yōu)勢(shì)。相關(guān)論文近日發(fā)表在《分析化學(xué)》雜志上。
該校生物醫(yī)學(xué)工程系教授范旭東(音譯)解釋說(shuō)，揮發(fā)氣體中的各種成分就像一團(tuán)團(tuán)微小的云重疊在一起，檢測(cè)之前要把它們分開(kāi)，而在揮發(fā)性混合氣體中，要識(shí)別各種成分非常困難。目前大部分是讓混合氣體依次通過(guò)兩個(gè)試管，第一個(gè)試管內(nèi)涂有一層聚合物，會(huì)減緩較重分子速度，大致把各種氣體按重量分開(kāi)。
研究人員正在開(kāi)發(fā)的傳感器在分離各種化學(xué)成分方面更有效。讓氣體先通過(guò)第一個(gè)試管獲得初步線(xiàn)索，然后用一個(gè)泵和從第一個(gè)試管中收集氣體，間隔規(guī)律地送入第二個(gè)試管中，進(jìn)行第二道檢測(cè)。第二個(gè)試管內(nèi)涂有一層極化聚合物，一端帶正電另一端帶負(fù)電，會(huì)減慢那些被極化了的氣體分子的速度，未極化的分子能以更快速度通過(guò)。根據(jù)這些信息，研究人員就能識(shí)別出氣體中的化學(xué)成分。再給這套系統(tǒng)加上一個(gè)決策裝置并連接計(jì)算機(jī)，通過(guò)計(jì)算機(jī)能看到各種化學(xué)成分逐步分離的整個(gè)過(guò)程。
在決策裝置引導(dǎo)下，一小團(tuán)云完全通過(guò)后，壓縮機(jī)才能再次運(yùn)作，這種方法能讓同一種分子聚集在一起，分析數(shù)據(jù)更容易。第二道檢測(cè)過(guò)程還可以增加一個(gè)輪換試管，讓氣體更快通過(guò)，此時(shí)決策裝置還充當(dāng)“接線(xiàn)員”，當(dāng)一個(gè)試管正“忙”時(shí)就把氣體送入另一個(gè)試管。這樣氣體從第一個(gè)試管出來(lái)進(jìn)入二道檢測(cè)試管時(shí)就不會(huì)停頓。
二道檢測(cè)試管還可以專(zhuān)門(mén)定做，用不同涂層做成各種長(zhǎng)度的試管來(lái)分離特殊氣體，比如一種專(zhuān)用分子“熱線(xiàn)”，可以探測(cè)某些特殊分子。范旭東說(shuō)：“如果懷疑某地有化學(xué)武器泄露，我們就送一批這種專(zhuān)用分子‘熱線(xiàn)’過(guò)去，能極靈敏地識(shí)別出這些成分。”
目前，研究小組已經(jīng)證明了新裝置能在兩個(gè)檢測(cè)試管之間分配氣體，智能傳感器能識(shí)別包含20種不同成分的化學(xué)氣體，以及植物釋放的混合物成分。
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