| Abbreviations | 第1-18页 |
| 摘要 | 第18-20页 |
| Abstract | 第20-23页 |
| Resume | 第23-26页 |
| General introduction | 第26-29页 |
| Chapter 1 Heavy metal ions detection in Microfluidics: principles and methods | 第29-83页 |
| ·Heavy metal ions | 第29-32页 |
| ·Mercury | 第30-31页 |
| ·Cadmium | 第31-32页 |
| ·Analytical methods used for heavy metal ions detection | 第32-36页 |
| ·Atomic emission/absorption spectroscopy (AES/AAS) | 第33页 |
| ·Atomic lfuorescence spectroscopy (AFS) | 第33页 |
| ·X-ray lfuorescence | 第33-34页 |
| ·ICP-MS | 第34页 |
| ·Ion exchange chromatography | 第34页 |
| ·Fluorescence spectroscopy | 第34页 |
| ·Electrochemical (EC) determination | 第34-36页 |
| ·Principles of fluorescence | 第36-40页 |
| ·Absorption | 第38页 |
| ·Fluorescence | 第38-40页 |
| ·Fluorescent molecular sensors | 第40页 |
| ·Photoinduced phenomenon | 第40-48页 |
| ·Photoinduced electron transfer | 第40-43页 |
| ·Photoinduced charge transfer | 第43-46页 |
| ·Energy transfer | 第46页 |
| ·Formation of excimers and explexes | 第46-48页 |
| ·Fluorescent molecular sensors for heavy metal ions detection | 第48-54页 |
| ·Fluorescent molecular sensors for Cd~(2+) sensing | 第48-49页 |
| ·Fluorescent molecular sensors for Hg~(2+) sensing | 第49-54页 |
| ·Lab-on-a-chip | 第54-75页 |
| ·History | 第54-55页 |
| ·Chip materials | 第55-57页 |
| ·Fabrication technologies for PDMS-based chip | 第57-64页 |
| ·Photolithography | 第57-61页 |
| ·Soft lithography | 第61-64页 |
| ·PMMA-based microfluidic chip fabrication | 第64-69页 |
| ·Introduction | 第64-65页 |
| ·Fabrication methods | 第65-69页 |
| ·Fabrication of channel plate | 第65-68页 |
| ·Bonding | 第68-69页 |
| ·Components of micrfluidic system | 第69-74页 |
| ·Inlets,outlets and connecters | 第69-70页 |
| ·Valves and pumps | 第70-72页 |
| ·Mixers | 第72-74页 |
| ·Active microfluidic Mixers | 第73页 |
| ·Passive microfluidic Mixers | 第73-74页 |
| ·Flow control | 第74-75页 |
| ·Fluorescent detection of heavy metal ions in microfluidic system | 第75-81页 |
| ·Fluorimetric microfluidic system with optical detection | 第75-77页 |
| ·Heavy metal ions sensing by fluorimetric detection in the microfluidic device | 第77-81页 |
| ·Conclusion | 第81-83页 |
| Chapter 2 Selective fluorimetric detection of Cadmium in a microfluidic device byRhod-5N | 第83-106页 |
| ·Introduction | 第83页 |
| ·Probe based on Rhod-5N for Cadmium ion sensing | 第83-86页 |
| ·Analytical methods for cadmium detection | 第83-84页 |
| ·Fluorescent molecular sensor Rhod-5N for cadmium sensing | 第84-86页 |
| ·Microfluidic chip and fluorescence detection | 第86-89页 |
| ·Microfluidic chip | 第86-87页 |
| ·Setup for fluorescence detection in micro-device | 第87-88页 |
| ·Measurement in microfluidic system | 第88-89页 |
| ·Calibration curve and detection limit in microfluidic system | 第89-93页 |
| ·Calibration curve | 第89-92页 |
| ·Detection limit | 第92-93页 |
| ·Interference of lead ions in microfluidic chip | 第93页 |
| ·Methods used to eliminate interfering cations,lead(Ⅱ),calcium(Ⅱ),zinc(Ⅱ)andcopper(Ⅱ) | 第93-103页 |
| ·Liquid phase extraction used for cadmium and lead separation | 第94-96页 |
| ·Solid phase extraction based on modified silica gel used for cadmium and leadseparation | 第96-103页 |
| ·Choosing of modified silica gel | 第96-100页 |
| ·Modified silica gel (a) | 第96页 |
| ·Modified silica gel (b) | 第96-100页 |
| ·Fabrication of mini-column and the SPE procedure | 第100-103页 |
| ·Effect of interfering cations | 第103-105页 |
| ·Conclusion | 第105-106页 |
| Chapter 3 Microchip fabrication based on polymers and used for Cd~(2+) sensing | 第106-117页 |
| ·Introduction | 第106-107页 |
| ·Femtosecond-laser surface structuring of PMMA micro-channel fabrication | 第107-110页 |
| ·Principles and setup for surface structuring of polymer materials by femtosecondlaser ablation | 第107-108页 |
| ·Polymer structuring under optimal conditions | 第108-110页 |
| ·Conclusion | 第110页 |
| ·PMMA chip used for Cd~(2+) sensing | 第110-115页 |
| ·Mixing in and mixing out | 第111页 |
| ·Calibration curve | 第111-114页 |
| ·Detection limit | 第114-115页 |
| ·Adsorption of Rhod-5N on PMMA polymers | 第115-116页 |
| ·Conclusion | 第116-117页 |
| Chapter 4 Mercury (Ⅱ) detection by DPPS-PEG in microfluidic chip | 第117-135页 |
| ·Introduction | 第117页 |
| ·Fluorescent sensors developed for mercury(Ⅱ)detection in our group | 第117-123页 |
| ·Photophysical properties of PS-PEG and DPPS-PEG | 第123-126页 |
| ·Complexation of mercury ions with DPPS-PEG | 第126-127页 |
| ·Fluorimetric detection in the microfluidic device | 第127-133页 |
| ·Aqueous solvent and the effect of Surfactant | 第128-130页 |
| ·Microchip design,fabrication and application | 第130-132页 |
| ·Calibration curve | 第132-133页 |
| ·Conclusions | 第133-135页 |
| Chapter 5 Systematic modification to prevent and separate air bubbles inPDMS-based microfluidic device | 第135-164页 |
| ·Introduction | 第135页 |
| ·Factors causing air bubbles occur in microfluidic device | 第135-138页 |
| ·Hydrophobic properties of PDMS surface | 第136页 |
| ·Channel geometry | 第136-137页 |
| ·Configurations of the connectors,adaptors,and valves | 第137页 |
| ·Temperature or pressure | 第137-138页 |
| ·Bubble trap fabrication,testing and application | 第138-150页 |
| ·Recent developed strategies for bubble traps:trapping and debubbling | 第138-142页 |
| ·Fabrication of bubble trap | 第142-144页 |
| ·Test of bubble trap | 第144-150页 |
| ·Bubble trap in pump-driven microfluidic system | 第144-146页 |
| ·Bubble trap in gravity-driven microfluidic system | 第146-150页 |
| ·Gravity-driven sample injection set-up | 第146-149页 |
| ·Test of bubble trap in gravity-driven sample injection system | 第149-150页 |
| ·Hydrophilic treatment on PDMS surface | 第150-158页 |
| ·Introduction and principles of PDMS surface hydrophilic treatment | 第150-151页 |
| ·Two common strategies for hydrophilic treatment on PDMS surface | 第151-158页 |
| ·O_2 plasma treatment | 第151-153页 |
| ·Principle of contact angle measurement | 第152-153页 |
| ·Treatment and contact angle measurement | 第153页 |
| ·PEG grafting on the PDMS surface | 第153-158页 |
| ·Two-step PEG grafting | 第154页 |
| ·Characterization by Contact angle test and AFM | 第154-156页 |
| ·PEG grafted chip fabrication and absorption test | 第156-157页 |
| ·Conclusion | 第157-158页 |
| ·Phase-guides design of microchip | 第158-162页 |
| ·Phase-guide principle | 第158-161页 |
| ·Chip with phase-guide | 第161-162页 |
| ·Conclusion | 第162-164页 |
| Chapter 6 Electromembrane extraction of five priority haloacetic acids followed bycapillary electrophoresis with capacitively coupled contactless conductivity detection | 第164-184页 |
| ·Haloacetic acid | 第164-166页 |
| ·Basic principles of capillary electrophoresis | 第166-170页 |
| ·Capillary electrophoresis equipments and separation modes | 第166-169页 |
| ·Electroosmosis and separation principle | 第169-170页 |
| ·Electroosmotic flow and electrophoretic mobility | 第169-170页 |
| ·Separation principle | 第170页 |
| ·Experimental | 第170-172页 |
| ·Reagents | 第170-171页 |
| ·Intrumentation | 第171页 |
| ·Sample preparation | 第171-172页 |
| ·Results and discussion | 第172-182页 |
| ·Optimization of the CE conditions | 第172-175页 |
| ·Effect of the running buffer and its concentration | 第172-173页 |
| ·Effect of the separation voltage applied | 第173-174页 |
| ·Effect of injection time | 第174-175页 |
| ·Optimum conditions for EME preconcentration | 第175-178页 |
| ·Selection of oranic solvent | 第175页 |
| ·Selection of acceptor phase and aqueous donor phase | 第175-177页 |
| ·Optimization of extraction voltage | 第177页 |
| ·Extraction time | 第177页 |
| ·Sample stirring | 第177-178页 |
| ·Method validation | 第178-181页 |
| ·Linearity | 第178-179页 |
| ·Precision | 第179-180页 |
| ·Accuracy | 第180-181页 |
| ·Real sample analysis | 第181-182页 |
| ·Conclusion | 第182-184页 |
| Conclusion and Perspectives | 第184-187页 |
| Appendix | 第187-211页 |
| A Experimental part | 第187-201页 |
| A.1 Protocol for the fabrication of microchips based on PDMS | 第187-191页 |
| A.1.1 Materials and equipment | 第187页 |
| A.1.2 Fabrication of two layers micro-channel mold | 第187-190页 |
| A.1.3 Replica of PDMS chip and embedded optical fiber | 第190-191页 |
| A.2 Protocol for the fabrication of microchip based on PMMA | 第191-193页 |
| A.2.1 Materials and setup | 第191-193页 |
| A.2.2 Fabrication of polymers surface micro-channel by femtosecond laser ablation | 第193页 |
| A.3 Protocol for the determination of stability constants of the complex offluoroionophore and metal ion | 第193-194页 |
| A.4 Reagents for cadmium and mercury ion detection (chapter 2-5) | 第194页 |
| A.5 Instrumental measurement | 第194-199页 |
| A.5.1 UV-visible absorption spectroscopy and steady-state fluorescencespectroscopy | 第194-195页 |
| A.5.2 Microfluidic system | 第195-196页 |
| A.5.3 Atomic force microscopy (AFM) | 第196-198页 |
| A.5.4 pH-meter | 第198-199页 |
| A.6 Contact angle measurement | 第199-201页 |
| A.6.1 Principle | 第199-200页 |
| A.6.2 Setup | 第200-201页 |
| B. List of Tables | 第201-202页 |
| C. List of Figures | 第202-211页 |
| Reference | 第211-234页 |
| Acknowledgement | 第234-236页 |
