CN102466655A - 一种微流控芯片与质谱联用检测装置及方法 - Google Patents
一种微流控芯片与质谱联用检测装置及方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN102466655A CN102466655A CN2010105486408A CN201010548640A CN102466655A CN 102466655 A CN102466655 A CN 102466655A CN 2010105486408 A CN2010105486408 A CN 2010105486408A CN 201010548640 A CN201010548640 A CN 201010548640A CN 102466655 A CN102466655 A CN 102466655A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- micro
- fluidic chip
- laser
- mass spectrometry
- mass spectrometer
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Images
Landscapes
- Other Investigation Or Analysis Of Materials By Electrical Means (AREA)
Abstract
本发明公开了一种微流控芯片与质谱联用检测装置及方法，该联用检测装置包括脉冲激光器、聚焦装置、微流控芯片、质谱仪；所述脉冲激光器用以发射脉冲激光；所述聚焦装置用以使脉冲激光聚焦照射在微流控芯片的微通道中待检测的液体上，使所述待检测的液体溅射到空间中形成液滴进而产生离子；所述微流控芯片和质谱仪之间设有高压；所述质谱仪用以接收所述离子进行质谱检测。本发明不需要额外的加工芯片系统就能很好的完成微流控芯片与质谱仪的联用，成本低廉，操作简单。
Description
技术领域
本发明属于微流控芯片的质谱检测技术领域，涉及一种微流控芯片与质谱联用检测装置及方法。
背景技术
微流控分析芯片作为纳米技术革命的一个补充，最初在美国被称为“芯片实验室”(lab-on-a-chip)，在欧洲被称为“微整合分析芯片”(micrototalanalytical systems)。微流控芯片分析是以芯片为操作平台，同时以分析化学为基础，以微机电加工技术为依托，以微管道网络为结构特征，目标是把整个化验室的功能，包括采样、稀释、加试剂、反应、分离、检测等，集成在微芯片上，且可以多次使用；微流控芯片的装置特征主要是其容纳流体的有效结构(通道、反应室和其它某些功能部件)，至少在一个纬度上为微米级尺度。由于微米级的结构，流体在其中显示并产生了与宏观尺度不同的特殊性能，因此发展出了独特的分析产生的性能；微流控芯片具有液体流动可控、消耗试样和试剂极少、分析速度成十倍上百倍地提高等特点。它可以在几分钟甚至更短的时间内进行上百个样品的同时分析，并且可以在线实现样品的预处理及分析全过程。由于它在生物、化学、医学等领域的巨大潜力，已经发展成为一个生物、化学、医学、流体、电子、材料、机械等学科交叉研究的新热点。
现如今随着后基因组时代的来临，微流控芯片技术在生命科学的应用研究已然成为微全分析领域发展的重点。而质谱作为一种灵敏的检测手段也受到了科学家的广泛欢迎。微流控芯片和质谱的联用技术结合了微流控芯片以及质谱的优点，但是微流控芯片微通道的宽度通常大于常规质谱的电喷雾源(ESI)喷针的宽度，造成喷雾情况不好，检测效果也达不到应有的水平，因而微流控芯片与质谱的接口问题一直制约着该领域的发展。
在微流控和质谱的接口方面，有很多专家学者做了改进。开始人们在芯片的孔径中插入毛细管导出分析液体，然后经过三通，加上电压与常规电喷雾喷针来进行喷雾，从而进行质谱检测；这种操作方式简单，但是如果使用的是纳升级流速，常规的喷针喷雾不稳定，得到的信号会很差。大连化物所的林炳承课题组改进了这种喷雾方式，使用了翘流液体，使喷雾信号稳定；但是翘流液在一定程度上稀释了样品，牺牲了质谱的灵敏度。清华大学的罗国安课题组在微流控芯片上面加工多孔膜结构来实现电流导通，作为芯片和质谱的接口；但是加工程序复杂，也不易大面积推广。近几年来，陆续有学者探索将质谱的喷头集成到芯片上的方法，各自有各自的方式，但是都需要额外的操作，工艺相对复杂，不易掌握。
在商品化方面，微流控芯片陆续有各种商业化的芯片上市，包括凝集素芯片、抗体芯片等等。在芯片质谱联用方面，安捷伦公司最先推出了它的芯片质谱系统，是将电喷雾喷针装置集成在芯片本身上面，虽然灵敏度稳定性都很好，但是价格也比较昂贵。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：提供一种微流控芯片与质谱联用检测装置，该装置操作简单，成本低廉，不需要额外的加工芯片系统就能很好的完成质谱检测；
此外，本发明还提供一种微流控芯片与质谱联用检测方法。
为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案。
一种微流控芯片与质谱联用检测装置，包括脉冲激光器、聚焦装置、微流控芯片、质谱仪；所述脉冲激光器用以发射脉冲激光；所述聚焦装置用以使脉冲激光聚焦照射在微流控芯片的微通道中待检测的液体上，使所述待检测的液体溅射到空间中形成液滴进而产生离子；所述微流控芯片和质谱仪之间设有高压；所述质谱仪用以接收所述离子进行质谱检测。
作为本发明的一种优选方案，所述脉冲激光器为二氧化碳激光器、近红外激光器、或YAG激光器。
作为本发明的另一种优选方案，所述脉冲激光器与所述聚焦装置之间设置有传输装置，所述传输装置用以将脉冲激光引导传输到聚焦装置上；所述传输装置为光纤传输装置。
作为本发明的再一种优选方案，所述联用检测装置还包括三维操作平台，所述微流控芯片放置在三维操作平台上，用以通过调解三维操作平台使微流控芯片的微通道中待检测的液体位于检测位置。
一种微流控芯片与质谱联用检测方法，包括以下步骤：
步骤一，在微流控芯片和质谱仪之间设置高压；
步骤二，脉冲激光器发射脉冲激光；
步骤三，脉冲激光通过聚焦装置聚焦照射在微流控芯片的微通道中待检测的液体上，使所述待检测的液体溅射到空间中形成液滴进而产生离子；
步骤四，所述离子进入质谱仪进行质谱检测。
作为本发明的一种优选方案，所述脉冲激光器发射的脉冲激光通过传输装置引导传输到聚焦装置上；所述传输装置为光纤传输装置。
作为本发明的另一种优选方案，所述微流控芯片放置在一个三维操作平台上，通过调解三维操作平台使微流控芯片的微通道中待检测的液体位于检测位置。
本发明的有益效果在于：本发明不需要额外的加工芯片系统就能很好的完成微流控芯片与质谱仪的联用，成本低廉，操作简单。
附图说明
图1为本发明所述的微流控芯片与质谱联用检测装置的结构示意图；
图2为微流控芯片上的液滴溅射示意图。
主要组件符号说明：
1、脉冲激光器； 2、聚焦装置；
3、微流控芯片； 4、质谱仪；
5、脉冲激光束； 6、微通道；
7、泰勒锥； 8、溅射的液滴。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细说明。
实施例一
本实施例提供一种微流控芯片与质谱联用检测装置，如图1所示，该联用检测装置包括脉冲激光器1、聚焦装置2、微流控芯片3、质谱仪4。
所述脉冲激光器1可以为二氧化碳激光器、近红外激光器、或YAG激光器。脉冲激光器发出的脉冲激光5的频率为1～10kHz，激光器的功率在1～500W，脉冲的功率在50～100MW范围内，具体的功率需要根据所分析的样品具体调节。所述脉冲激光器1用以发射脉冲激光5；所述聚焦装置2用以使脉冲激光5聚焦照射在微流控芯片3的微通道6中待检测的液体上，使所述待检测的液体溅射到空间中形成液滴8进而产生离子；所述微流控芯片3和质谱仪4之间设有高压；所述质谱仪4用以接收所述离子进行质谱检测。
该联用检测装置的检测方法为：将微流控芯片放置在三维操作平台上，经过调解三维操作平台可以找到合适的位置使微流控芯片的微通道中的液体位于需要检测的地方。脉冲激光器发出的脉冲激光通过聚焦装置聚焦照射在微流控芯片的微通道中待检测的液体上，使所述待检测的液体从微通道出口处溅射到空间中形成液滴进而产生离子；如图2所示，将微通道中的液体从微通道出口处溅射到空间中，并给予溅射到空间中的液滴极大的脉冲能量，使液滴急速蒸发，快速地产生离子，进入质谱仪，从而使样品得以质谱检测。由于在微流控芯片和质谱仪之间存在电场，微流控芯片的液体会在微通道出口处形成一个喷雾的锥面，称之为泰勒锥7。在激光脉冲之间，电场会将微流控芯片中的液体补充到泰勒锥上，避免了直接进行激光解析时常常出现的液滴烧干的现象。
因为本发明是靠脉冲激光溅射产生离子，故微流控芯片的微通道直径与液体的流速没有关系，所以在微流控芯片的制作加工时不需要额外的考虑喷雾的因素，可以大规模、集成化的制作与加工。
实施例二
本实施例与实施例一的区别在于，脉冲激光器发出的脉冲激光不是直接照射在微流控芯片上，而是经过光纤等物质进行传输后聚焦到微流控芯片上。
这里本发明的描述和应用是说明性的，并非想将本发明的范围限制在上述实施例中。这里所披露的实施例的变形和改变是可能的，对于那些本领域的普通技术人员来说实施例的替换和等效的各种部件是公知的。本领域技术人员应该清楚的是，在不脱离本发明的精神或本质特征的情况下，本发明可以以其他形式、结构、布置、比例，以及用其他元件、材料和部件来实现。
Claims (9)
1.一种微流控芯片与质谱联用检测装置，其特征在于：所述联用检测装置包括脉冲激光器、聚焦装置、微流控芯片、质谱仪；所述脉冲激光器用以发射脉冲激光；所述聚焦装置用以使脉冲激光聚焦照射在微流控芯片的微通道中待检测的液体上，使所述待检测的液体溅射到空间中形成液滴进而产生离子；所述微流控芯片和质谱仪之间设有高压；所述质谱仪用以接收所述离子进行质谱检测。
2.根据权利要求1所述的微流控芯片与质谱联用检测装置，其特征在于：所述脉冲激光器为二氧化碳激光器、近红外激光器、或YAG激光器。
3.根据权利要求1所述的微流控芯片与质谱联用检测装置，其特征在于：所述脉冲激光器与所述聚焦装置之间设置有传输装置，所述传输装置用以将脉冲激光引导传输到聚焦装置上；所述传输装置为光纤传输装置。
4.根据权利要求1所述的微流控芯片与质谱联用检测装置，其特征在于：所述联用检测装置还包括三维操作平台，所述微流控芯片放置在三维操作平台上，用以通过调解三维操作平台使微流控芯片的微通道中待检测的液体位于检测位置。
5.一种微流控芯片与质谱联用检测方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：步骤一，在微流控芯片和质谱仪之间设置高压；
步骤二，脉冲激光器发射脉冲激光；
步骤三，脉冲激光通过聚焦装置聚焦照射在微流控芯片的微通道中待检测的液体上，使所述待检测的液体溅射到空间中形成液滴进而产生离子；
步骤四，所述离子进入质谱仪进行质谱检测。
6.根据权利要求5所述的微流控芯片与质谱联用检测方法，其特征在于：在高压的作用下，所述微流控芯片中的液体在微通道出口处形成一个泰勒锥。
7.根据权利要求5所述的微流控芯片与质谱联用检测方法，其特征在于：所述脉冲激光器为二氧化碳激光器、近红外激光器、或YAG激光器。
8.根据权利要求5所述的微流控芯片与质谱联用检测方法，其特征在于：所述脉冲激光器发射的脉冲激光通过传输装置引导传输到聚焦装置上；所述传输装置为光纤传输装置。
9.根据权利要求5所述的微流控芯片与质谱联用检测方法，其特征在于：所述微流控芯片放置在一个三维操作平台上，通过调解三维操作平台使微流控芯片的微通道中待检测的液体位于检测位置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201010548640.8A CN102466655B (zh) | 2010-11-16 | 2010-11-16 | 一种微流控芯片与质谱联用检测装置及方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201010548640.8A CN102466655B (zh) | 2010-11-16 | 2010-11-16 | 一种微流控芯片与质谱联用检测装置及方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN102466655A true CN102466655A (zh) | 2012-05-23 |
| CN102466655B CN102466655B (zh) | 2015-12-16 |
Family
ID=46070558
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201010548640.8A Active CN102466655B (zh) | 2010-11-16 | 2010-11-16 | 一种微流控芯片与质谱联用检测装置及方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN102466655B (zh) |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103033556A (zh) * | 2012-12-28 | 2013-04-10 | 复旦大学 | 用于微流控芯片上样品直接电喷雾电离的装置及质谱分析方法 |
| CN107446820A (zh) * | 2017-09-28 | 2017-12-08 | 清华大学 | 基于微流控芯片的单细胞采样与原位检测质谱接口装置 |
| CN109030368A (zh) * | 2018-09-08 | 2018-12-18 | 重庆科技学院 | 一种与比色皿联用的微流控芯片使用方法 |
| CN109541249A (zh) * | 2018-12-20 | 2019-03-29 | 复旦大学 | 一种光控微流控大批量上样装置 |
| CN110060916A (zh) * | 2019-04-09 | 2019-07-26 | 武汉大学 | 一种用于高通量液滴在线光化学反应研究的质谱分析装置 |
| CN111024804A (zh) * | 2019-12-19 | 2020-04-17 | 北京工业大学 | 一种基于芯片的鞘气辅助纳升电喷雾质谱离子源系统及方法 |
| CN112824895A (zh) * | 2019-11-21 | 2021-05-21 | 中国科学院大连化学物理研究所 | 光子晶体光纤制备毛细管填充柱质谱喷针的方法和应用 |
| CN116297806A (zh) * | 2023-05-25 | 2023-06-23 | 华南农业大学 | 微流控芯片-质谱联用装置 |
| CN117368073A (zh) * | 2023-09-04 | 2024-01-09 | 中山大学·深圳 | 一种多模态液滴检测系统及方法 |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0860859A1 (en) * | 1996-08-29 | 1998-08-26 | Nkk Corporation | Laser ionization mass spectroscope and mass spectrometric analysis method |
| US6354764B1 (en) * | 1997-07-05 | 2002-03-12 | Philip Gwyn Brown | Apparatus for monitoring the laying of an underwater pipeline |
| CN1529157A (zh) * | 2003-09-27 | 2004-09-15 | 吉林大学 | 微流控芯片流式生化分析仪及检测生化组分的方法 |
| US20050072915A1 (en) * | 2003-10-07 | 2005-04-07 | Biospect Inc. | Methods and apparatus for self-optimization of electrospray ionization devices |
| US20050178960A1 (en) * | 2002-03-21 | 2005-08-18 | Cornell Research Foundation, Inc. | Electrospray emitter for microfluidic channel |
| CN1774626A (zh) * | 2003-03-14 | 2006-05-17 | 日本电气株式会社 | 质谱系统和用于分析的方法 |
| CN101799450A (zh) * | 2010-03-22 | 2010-08-11 | 上海华质生物技术有限公司 | 一种检测挥发性有机物的装置和方法 |
-
2010
- 2010-11-16 CN CN201010548640.8A patent/CN102466655B/zh active Active
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0860859A1 (en) * | 1996-08-29 | 1998-08-26 | Nkk Corporation | Laser ionization mass spectroscope and mass spectrometric analysis method |
| US6354764B1 (en) * | 1997-07-05 | 2002-03-12 | Philip Gwyn Brown | Apparatus for monitoring the laying of an underwater pipeline |
| US20050178960A1 (en) * | 2002-03-21 | 2005-08-18 | Cornell Research Foundation, Inc. | Electrospray emitter for microfluidic channel |
| CN1774626A (zh) * | 2003-03-14 | 2006-05-17 | 日本电气株式会社 | 质谱系统和用于分析的方法 |
| CN1529157A (zh) * | 2003-09-27 | 2004-09-15 | 吉林大学 | 微流控芯片流式生化分析仪及检测生化组分的方法 |
| US20050072915A1 (en) * | 2003-10-07 | 2005-04-07 | Biospect Inc. | Methods and apparatus for self-optimization of electrospray ionization devices |
| CN101799450A (zh) * | 2010-03-22 | 2010-08-11 | 上海华质生物技术有限公司 | 一种检测挥发性有机物的装置和方法 |
Non-Patent Citations (4)
| Title |
|---|
| WANG-CHOU SUNG ET AL.: "Chip-based microfluidic devices coupled with electrospary ionization-mass spectrometry", 《ELECTROPHORESIS》, vol. 26, no. 9, 9 May 2005 (2005-05-09), pages 1783 - 1791 * |
| YICHUAN XU ET AL.: "Interfacing Capillary Gel Microfluidic Chips with Infrared Laser Desorption Mass Spectrometry", 《AMERICAN SOCIETY FOR MASS SPECTROMETRY》, vol. 17, no. 3, 31 March 2006 (2006-03-31), pages 469 - 474, XP036446959, DOI: doi:10.1016/j.jasms.2005.12.003 * |
| 水雯箐 等: "微流控芯片与生物质谱联用技术的发展与展望", 《质谱学报》, vol. 23, no. 2, 30 June 2002 (2002-06-30), pages 99 - 111 * |
| 王伟萍 等: "微流控器件-质谱联用接口技术研究进展与应用", 《生物化学与生物物理进展》, vol. 33, no. 11, 30 November 2006 (2006-11-30), pages 1120 - 1130 * |
Cited By (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103033556A (zh) * | 2012-12-28 | 2013-04-10 | 复旦大学 | 用于微流控芯片上样品直接电喷雾电离的装置及质谱分析方法 |
| CN103033556B (zh) * | 2012-12-28 | 2016-04-13 | 复旦大学 | 用于微流控芯片上样品直接电喷雾电离的装置及质谱分析方法 |
| CN107446820A (zh) * | 2017-09-28 | 2017-12-08 | 清华大学 | 基于微流控芯片的单细胞采样与原位检测质谱接口装置 |
| CN107446820B (zh) * | 2017-09-28 | 2021-01-05 | 清华大学 | 基于微流控芯片的单细胞采样与原位检测质谱接口装置 |
| CN109030368A (zh) * | 2018-09-08 | 2018-12-18 | 重庆科技学院 | 一种与比色皿联用的微流控芯片使用方法 |
| CN109030368B (zh) * | 2018-09-08 | 2023-06-23 | 重庆科技学院 | 一种与比色皿联用的微流控芯片使用方法 |
| CN109541249A (zh) * | 2018-12-20 | 2019-03-29 | 复旦大学 | 一种光控微流控大批量上样装置 |
| CN110060916A (zh) * | 2019-04-09 | 2019-07-26 | 武汉大学 | 一种用于高通量液滴在线光化学反应研究的质谱分析装置 |
| CN112824895B (zh) * | 2019-11-21 | 2022-03-15 | 中国科学院大连化学物理研究所 | 光子晶体光纤制备毛细管填充柱质谱喷针的方法和应用 |
| CN112824895A (zh) * | 2019-11-21 | 2021-05-21 | 中国科学院大连化学物理研究所 | 光子晶体光纤制备毛细管填充柱质谱喷针的方法和应用 |
| CN111024804A (zh) * | 2019-12-19 | 2020-04-17 | 北京工业大学 | 一种基于芯片的鞘气辅助纳升电喷雾质谱离子源系统及方法 |
| CN116297806A (zh) * | 2023-05-25 | 2023-06-23 | 华南农业大学 | 微流控芯片-质谱联用装置 |
| CN117368073A (zh) * | 2023-09-04 | 2024-01-09 | 中山大学·深圳 | 一种多模态液滴检测系统及方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN102466655B (zh) | 2015-12-16 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN102466655B (zh) | 一种微流控芯片与质谱联用检测装置及方法 | |
| US10242858B2 (en) | Collision ion generator and separator | |
| Breitenlechner et al. | PTR3: an instrument for studying the lifecycle of reactive organic carbon in the atmosphere | |
| US10777400B2 (en) | Ion focusing | |
| US6906322B2 (en) | Charged particle source with droplet control for mass spectrometry | |
| US20050195393A1 (en) | Miniaturized source devices for optical and mass spectrometry | |
| US9543137B2 (en) | Sample droplet generation from segmented fluid flow and related devices and methods | |
| JP2011514528A (ja) | デジタルマイクロ流体デバイスとのインターフェース | |
| US9673032B1 (en) | Sample sprayer with adjustable conduit and related methods | |
| CN103972018B (zh) | 一种射频电场增强的单光子‑化学电离源 | |
| CN110333282B (zh) | 一种流式单细胞质谱分析仪及其使用方法 | |
| CN108695135B (zh) | 用于从气溶胶颗粒生成元素离子的离子源和方法 | |
| CN111024804A (zh) | 一种基于芯片的鞘气辅助纳升电喷雾质谱离子源系统及方法 | |
| Zhou et al. | Direct infusion ICP-q MS of lined-up single-cell using an oil-free passive microfluidic system | |
| CN102237249A (zh) | 适于在大气压下操作的离子源的质谱仪用输入端口 | |
| CN103033556B (zh) | 用于微流控芯片上样品直接电喷雾电离的装置及质谱分析方法 | |
| Kottke et al. | DRILL: An electrospray ionization-mass spectrometry interface for improved sensitivity via inertial droplet sorting and electrohydrodynamic focusing in a swirling flow | |
| CN111266140B (zh) | 无油分选-直接注入-icpms单细胞分析系统 | |
| Takagi et al. | Femtoliter-droplet mass spectrometry interface utilizing nanofluidics for ultrasmall and high-sensitivity analysis | |
| Aderogba et al. | Nanoelectrospray ion generation for high-throughput mass spectrometry using a micromachined ultrasonic ejector array | |
| CN112750679A (zh) | 质谱分析系统及方法 | |
| CN108288578B (zh) | 纸基进样装置及方法 | |
| CN104282525A (zh) | 一种大气压下的离子聚焦传输透镜 | |
| WO2015085651A1 (zh) | 一种离子双向引入和传输的四极杆质量分析装置 | |
| Krutchinsky et al. | Optimizing electrospray interfaces using slowly diverging conical duct (ConDuct) electrodes |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant |