CN104280434B - 一种同轴定位毛细管电泳‑电化学集成检测装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种同轴定位毛细管电泳‑电化学集成检测装置，涉及电泳‑电化学技术领域，包括同轴定位机构、电泳阴极和三电极体系，所述三电极体系由微圆盘电极、辅助电极和参比电极构成，所述同轴定位机构是由三根刚性玻璃棒环绕夹紧微圆盘电极引导管和毛细管引导管来实现这两段引导管孔道的同轴对齐，这两段引导管的内部孔道即为电化学检测用微圆盘电极和电泳分离用毛细管的导入通道。本发明利用环绕玻璃棒对毛细管、电化学检测用微圆盘电极的导入通道进行固定粘接，实现高精度同轴定位，可快速进行待测混合组分的柱端射壁式毛细管电泳‑电化学检测，结果准确可靠。
Description
技术领域：
本发明涉及电泳-电化学技术领域，具体涉及一种同轴定位毛细管电泳-电化学集成检测装置。
背景技术：
毛细管电泳是一类以高压直流电场为驱动力、石英毛细管为分离通道，依据样品中各组分间淌度(亦可包含分配行为)的差异实现高效分离的新型液相分离技术。其所用石英毛细管内表面SiO2水化形成硅羟基(Si-OH)，当管内充以pH>3的运行液，硅羟基便离解形成Si-O-。因此，电泳毛细管内壁带有大量负电荷；而管内的运行液则带正电荷，以维持体系的电中性。外加高压直流电场时，管内运行液因其正电性而向负极端移动，形成的定向移动即为电渗流。电渗流的速率通常远大于组分的电泳淌度，分离组分随其先后到达负极端而被逐一检测。
毛细管电泳最常见的检测方法为紫外可见分光光度法、荧光光度法等光学测量方式。上世纪九十年代以来，基于分离组分电化学特性的电化学检测获得较为广泛的研究。电化学测量的方式繁多，包括电流法、电位法、阻抗法等；其中以还原性待测组分在氧化过程中给出电流信号的方法较为理想，从早期复杂的超微电极(如碳纤维电极)到目前柱端射壁模式的圆盘电极(如铜圆盘电极)的应用。这一检测方法的装置一般由三电极体系(工作电极、参比电极、辅助电极)构成；其检测过程的完成，有赖于手动三维调节仪(f)将圆盘电极直径小于300μm的工作面(a)与电泳分离毛细管内径小于100μm的出口端(d)准确对齐，其过程低效并缺乏可靠性。
发明内容：
本发明所要解决的技术问题在于提供一种方便快捷、结果可靠的同轴定位毛细管电泳-电化学集成检测装置。
本发明所要解决的技术问题采用以下技术方案实现：
一种同轴定位毛细管电泳-电化学集成检测装置，包括同轴定位机构、电泳阴极和三电极体系，所述三电极体系由微圆盘电极、辅助电极和参比电极构成，所述同轴定位机构是由三根刚性玻璃棒环绕夹紧微圆盘电极引导管和毛细管引导管来实现这两段引导管孔道的同轴对齐，这两段引导管的内部孔道即为电化学检测用微圆盘电极和电泳分离用毛细管的导入通道。
所述三根刚性玻璃棒与微圆盘电极引导管、毛细管引导管之间通过涂覆AB型环氧树脂胶水实现牢固粘接。
所述微圆盘电极引导管和毛细管引导管为前端锥形并具有特定孔径的细孔厚壁玻璃管。
所述微圆盘电极引导管、毛细管引导管末端分别设有较大孔径的微圆盘电极辅助引导管和毛细管辅助引导管。
所述微圆盘电极引导管和毛细管引导管之间设有宽度为0.5mm的间隙。
所述同轴定位机构由透明玻璃材质构成。
所述三根刚性玻璃棒长度为两短一长，以固定微圆盘电极引导管、毛细管引导管的空间位置；其中的长玻璃棒同时具有悬置装置功能。
所述同轴定位机构的作用包括以下几点：
1)三根刚性玻璃棒与微圆盘电极引导管、毛细管引导管间的六个牢固粘接点，实现了两引导孔的严格同轴性(六点定轴)，确保电泳毛细管出口端(内径通常为25～75μm)、微圆盘电极工作界面(直径不超过300μm)经过引导后的准确对齐；同时，便于检测用微圆盘电极与分离用毛细管的更换、处理。
2)微圆盘电极引导管与毛细管引导管间留有0.5mm间隙，这可保证经引导后的电泳毛细管出口端、微圆盘电极工作界面对齐靠紧部分充分接触电泳缓冲液，使得电泳分离电压对微圆盘电极的工作电位干扰甚微，获得良好的检测信号。
3)三根刚性玻璃棒中的一根相对较长，以便于使用时将本发明装置悬置固定于电泳缓冲液中，实现电泳分离与检测。
4)该定位机构在使用时将竖直悬置于电泳缓冲液中，上端引导孔放置微圆盘电极，下端引导孔导入电泳毛细管-由此借助微圆盘电极的自身重力作用，进一步确保对齐后的微圆盘电极工作界面与电泳毛细管出口端的对齐靠紧。
5)使用中发现三根定位玻璃棒具有类似凸透镜的作用-可对微圆盘电极工作界面与电泳毛细管出口端的对齐靠紧状态进行放大观察。
本发明以定位机构为基础，附加集成了电化学检测中常用的三电极体系，同时借助定位用玻璃棒的光学放大作用，对工作电极与毛细管的对齐状况进行观察。
使用时，本发明装置竖直悬置于电泳缓冲液中，由引导管的内部孔道分别导入微圆盘电极和毛细管，微圆盘电极即与辅助电极和参比电极构成三电极体系；待测混合组分在毛细管内，经由直流高压电泳分离，形成单组分区带；不同组分区带先后流出毛细管，在其出口端接触圆盘电极工作面而发生氧化还原反应过程，给出相关电化学信号(通常为电流信号)，这一柱端射壁式毛细管电泳-电化学检测的实现，依赖于毛细管出口端与电极工作面的有效对齐与靠近。
本发明的有益效果是：
1)本发明装置利用环绕玻璃棒对毛细管、电化学检测用微圆盘电极的导入通道进行固定粘接，实现高精度同轴定位；
2)结合微圆盘电极的使用，可将毛细管、微圆盘电极快速准确对齐并便于二者的更换和处理；
3)快速进行待测混合组分的柱端射壁式毛细管电泳-电化学检测，结果准确、可靠。
附图说明：
图1为本发明的结构三维立体图；
图2为本发明的结构俯视图；
图3为本发明同轴定位机构的结构三维立体图；
图4为本发明同轴定位机构的结构俯视图；
图5为本发明同轴定位机构的结构正面透视图；
图6为本发明同轴定位机构的结构侧面透视图；
其中：1-参比电极；2-辅助电极；3-电泳阴极；4-定位玻璃棒(长)；5-定位玻璃棒(短)；6-定位玻璃棒(短)；7-微圆盘电极辅助引导管；7’-毛细管辅助引导管；8-微圆盘电极引导管(细孔厚壁玻璃管)；8’-毛细管引导管(细孔厚壁玻璃管)；9-同轴孔道标示线。
具体实施方式：
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本发明。
本发明的构造及使用过程如下：
1)选择内径接近石英毛细管外径的两段细孔厚壁玻璃管(孔径360μm)，将石英毛细管贯穿两管自然伸直并使两管前端靠近至0.5mm，令二者孔道同轴对齐。石英毛细管采用锐沣色谱器件有限公司(河北永年)YN-025365型(内径25μm，外径365μm，涂层25μm)，其外壁的聚合物涂层具有一定韧性。
2)将该同轴对齐的两段细孔厚壁玻璃管(微圆盘电极引导管、石英毛细管引导管)连同预定位石英毛细管置于三根(两短一长)玻璃棒间，令其平行环绕；玻璃棒与细孔厚壁玻璃管外壁接触处涂覆AB型环氧树脂胶水，静置24小时固化后抽出预定位石英毛细管，同轴定位机构即构造完成。
3)在构造完成的两段细孔厚壁玻璃管末端，分别以AB型环氧树脂胶水粘接两段漏斗形辅助引导管(微圆盘电极辅助引导管、石英毛细管辅助引导管)，便于实验操作过程中微圆盘电极、石英毛细管进入引导管的同轴细孔。
4)为实现毛细管电泳-电化学检测操作的便利性，我们将毛细管电泳阴极(0.5mm铂丝，图1中2)、电化学检测用三电极中的辅助电极(0.5mm铂丝，图1中2)与参比电极(饱和甘汞电极，图1中1)粘接在定位机构玻璃棒侧壁-构成结构紧凑、功能完备的毛细管电泳-电化学集成检测装置。
5)本发明装置使用时，利用定位机构中较长的玻璃棒将其悬挂固定，浸置于电泳储液池的缓冲溶液中；自上端辅助引导管(图1中7)导入微圆盘电极，自下端辅助引导管(图1中7’)导入石英毛细管-微圆盘电极工作面与石英毛细管出口端在两厚壁引导管尖端相距0.5mm的空隙间相向靠紧、对齐。这使得电泳毛细管出口端、微圆盘电极工作面充分接触电泳缓冲液，减小电泳分离电压对微圆盘电极工作电压的干扰，以获得良好的检测信号。
6)电泳系统由直流高压电源、电泳阳极、石英毛细管、电泳阴极构成-其中与电化学检测装置相接触的部分为石英毛细管出口端、电泳阴极。电泳操作时，仅需将石英毛细管经毛细管辅助引导孔(图1中7’)插入至毛细管引导孔(图1中8’)，将集成于本装置中的电泳阴极(图1中3)与直流高压电源阴极导线连接即可。
7)柱端射壁式电化学检测(如常规安培检测、脉冲安培检测等)需使用工作面直径不超过300μm的微圆盘电极作为工作电极。实际操作中，我们另行制备了铜、金等微圆盘电极：工作面直径200～300μm，电极外径350μm左右-将其经微圆盘电极辅助引导孔(图1中7)导入至微圆盘电极引导孔(图1中8)内，即作为工作电极与集成在本装置中的辅助电极(图1中2)、参比电极(图1中1)构成三电极体系。电化学检测时仅需将微圆盘电极、辅助电极、参比电极的导线端与电化学工作站(CHI660c，上海辰华)连接即可。
8)因装置竖直放置，工作电极由自身重力向下靠紧毛细管出口，可确保待测物到达电极工作面而被检测；同时，工作电极工作面朝向下方，亦可减少溶液及空气中沉降的微量杂质对电极工作面的污染。
9)使用中发现，定位机构的三根环绕玻璃棒(图1中4、5、6)具有类似凸透镜的光学放大作用-便于工作电极与毛细管出口端靠紧对齐状况的观察，以确认装置工作正常或做相关调整。
10)装置使用过程中，可按需要对工作电极(微圆盘电极)进行更换或表面更新处理，对石英毛细管进行更换或冲洗-操作方便快捷，分离检测结果可靠。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (7)
1.一种同轴定位毛细管电泳-电化学集成检测装置，其特征在于：包括同轴定位机构、电泳阴极和三电极体系，所述三电极体系由微圆盘电极、辅助电极和参比电极构成，所述同轴定位机构是由三根刚性玻璃棒环绕夹紧微圆盘电极引导管和毛细管引导管来实现这两段引导管孔道的同轴对齐，这两段引导管的内部孔道即为电化学检测用微圆盘电极和电泳分离用毛细管的导入通道。
2.根据权利要求1所述的一种同轴定位毛细管电泳-电化学集成检测装置，其特征在于：所述三根刚性玻璃棒与微圆盘电极引导管、毛细管引导管之间通过涂覆AB型环氧树脂胶水实现牢固粘接。
3.根据权利要求1所述的一种同轴定位毛细管电泳-电化学集成检测装置，其特征在于：所述微圆盘电极引导管和毛细管引导管为前端锥形并具有特定孔径的细孔厚壁玻璃管。
4.根据权利要求1所述的一种同轴定位毛细管电泳-电化学集成检测装置，其特征在于：所述微圆盘电极引导管、毛细管引导管末端分别设有较大孔径的微圆盘电极辅助引导管和毛细管辅助引导管。
5.根据权利要求1所述的一种同轴定位毛细管电泳-电化学集成检测装置，其特征在于：所述微圆盘电极引导管和毛细管引导管之间设有宽度为0.5mm的间隙。
6.根据权利要求1所述的一种同轴定位毛细管电泳-电化学集成检测装置，其特征在于：所述同轴定位机构由透明玻璃材质构成。
7.根据权利要求1所述的一种同轴定位毛细管电泳-电化学集成检测装置，其特征在于：所述三根刚性玻璃棒长度为两短一长，以固定微圆盘电极引导管、毛细管引导管的空间位置；其中的长玻璃棒同时具有悬置装置功能。
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| CN104280434A (zh) | 2015-01-14 |
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