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Doctoral Thesis
DOI
10.11606/T.46.2013.tde-20032014-090601
Document
Author
Full name
Eric Tavares da Costa
E-mail
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
São Paulo, 2013
Supervisor
Committee
Gutz, Ivano Gebhardt Rolf (President)
Jesus, Dosil Pereira de
Masini, Jorge Cesar
Moraes, Maria de Lourdes Leite de
Oliveira, Marcone Augusto Leal de
Title in Portuguese
Desenvolvimento de um sistema de análise de compostos voláteis ionizáveis por eletroforese capilar combinando técnicas de microfabricação
Keywords in Portuguese
Agentes neurotóxicos
Eletroforese capilar
Laser de dióxido de carbono
Microfluídica
Robô
Abstract in Portuguese
O desenvolvimento de um equipamento de eletroforese capilar com detecção condutométrica sem contato e hifenizado a um sistema de amostragem de gases é apresentado. Ele foi construído a partir de chapas de poli(metacrilato de metila) por ablação a laser de CO2, mesclando métodos convencionais com os de microfabricação. Este protótipo traz como inovações: (1) a refrigeração em estado sólido da coluna capilar, (2) a inclusão de eletrólise separada em microdispositivos e (3) a montagem de uma válvula embutida no microchip, baseada em servomotor. O equipamento é portátil (31 × 29 × 25 cm) e projetado para ser utilizado em bancada ou embarcado num robô para análises remotas de agentes neurotóxicos e outros gases ionizáveis em contato com a fase aquosa. O sistema de termostatização permitiu o controle da temperatura interna do capilar de sílica fundida entre 12 e 50 °C utilizando uma elemento Peltier a a partir da temperatura ambiente de 21 °C. A amostragem de gases é feita utilizando-se uma membrana tubular porosa acoplada ao sistema microfluídico. Ela possui 10 cm de comprimento com 300 micrometros de diâmetro externo e 3,1 microlitros de volume interno. Como prova de conceito, foram feitas amostragens de ar contendo ácidos fórmico, acético e propiônico, separação por eletroforese capilar dos respectivos ânions e detecção com relação sinal-ruído de 414, 150 e 115, respectivamente. A amostragem foi realizada por 30 s e a injeção eletrocinética, por 2 s a 1 kV. A corrida eletroforética foi concluída em 4 min.
Title in English
Development of an analysis system for ionizable gases using capillary electrophoresis combining conventional and microfabrication techniques
Keywords in English
Capillary electrophoresis
Carbon dioxide laser
Microfluidics
Neurotoxic agents
Robot
Abstract in English
The development of a capillary electrophoresis equipment with contactless conductivity detection coupled to a gas sampling system is described. It was constructed from poly(methyl methacrylate) by carbon dioxide laser ablation, using conventional methods and microfabrication. The innovations are: (1) solid-state cooling system of the silica capillary, (2) the inclusion of separate electrolysis on a microdevices, and (3) a valve assembly embedded in the microchip based servomotor. It is portable (31 × 29 × 25 cm) and designed to be used on a workbench or embedded in a robot for remote analysis of nerve agents and other ionized gases. The thermostating system allowed the temperature control of the fused silica capillary between 12 and 50 °C using a Peltier chip from ambient temperature of 21°C. Gas sampling is performed using a tubular porous membrane coupled to the microfluidic system. It is 10 cm long with outer diameter of 300 micrometers and 3.1 microliters of internal volume. Air containing formic, acetic, and propionic acids were sampled, and the corresponding anions were separated and detected in the equipment as a proof of concept. The signal-to-noise ratio were, respectively, 414, 150, and 115, after sampling by 30 s and electrokinetic injection by 2 s at 1 kV. The electrophoretic run was accomplished in 4 min.
 
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Publishing Date
2014-04-08
 
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