CN104541162A

CN104541162A - 分析物的电泳分离

Info

Publication number: CN104541162A
Application number: CN201380042717.6A
Authority: CN
Inventors: 迈克尔·C·布雷德莫尔; 亚当·J·高德里; 罗萨内·M·吉特
Original assignee: University of Tasmania
Current assignee: University of Tasmania
Priority date: 2012-08-13
Filing date: 2013-08-13
Publication date: 2015-04-22
Anticipated expiration: 2033-08-13
Also published as: EP2883045C0; JP6341913B2; HK1209831A1; JP2015524927A; AU2013302301A1; KR102151285B1; WO2014026224A1; EP2883045A4; CA2880591C; AU2013302301B2; NZ704076A; KR20150042265A; US20150192544A1; SG11201500523YA; EP2883045A1; US9683961B2; EP2883045B1; CA2880591A1; IL236978A0; CN107255668A

Abstract

公开了一种使用电泳技术同时分离和检测样本中的分析物例如阴离子和阳离子的方法和系统，该方法包括：通过与两个分离通道流体连通的单个样本注入端口将样本注入至包括两个分离通道的电泳系统中；在两个分离通道中的第一分离通道中分离分析物例如阳离子，并且同时在两个分离通道中的第二分离通道中分离分析物例如阴离子；以及检测在分离通道中的每个分离通道中分离的分析物。还公开了一种在存在两种或更多种不同的电解液的情况下使用电泳技术同时分离和检测样本中的分析物的方法和系统，该方法包括：提供电泳系统，该电泳系统包括与两个或更多个分离通道流体连通的单个样本注入端口；给分离通道填充不同的背景电解液；通过单个样本注入端口注入样本，并且使样本进入分离通道的每个分离通道中；在不同的背景电解液成分流经分离通道中的每个分离通道期间，向分离通道中的每个分离通道施加电压电势，以在相应的通道中进行对分析物的分离；以及检测样本中的分析物的存在。

Description

分析物的电泳分离

技术领域

本发明涉及使用电泳技术例如毛细管电泳技术或微芯片电泳技术来分离和检测样本中的分析物的方法，并且涉及用于进行这样的操作的系统。该方法和系统特别适于同时分离和检测样本中的无机阴离子和无机阳离子。

背景技术

电泳技术——包括毛细管电泳技术(CE，capillary electrophoresis)、胶束电动毛细管色谱(MEKC，micellar electrokinetic chromatography)和微芯片电泳技术——对于对分析物例如样本中的离子的分析来说是非常强大的技术。传统的毛细管电泳技术通过下述方式来分离和检测一种极性的带电离子(即，阴离子或阳离子)：在存在背景电解液的情况下，施加电压电势，以使带电离子根据其电泳迁移率以不同的速率移动通过分离毛细管。因此，这样的传统毛细管电泳技术用于检测样本中存在的阳离子或者样本中存在的阴离子。当分析物为中性(不带电)物质时，通过例如添加表面活性剂来控制背景电解液成分，也可以分离这些分析物。

已经认识到，对样本中存在的阴离子和阳离子同时进行分析将会是有用的。一般而言，能够通过多个分离通道或多个柱同时实现对分析物的分离和分析将同样是有用的。

同时分析阴离子和阳离子的益处是明显的，这样就不再需要两个单独的分析。在传统CE中，同时分析阴离子和阳离子是困难的，因为带电物质中的一个带电物质必须克服电渗流(EOF，electroosmotic flow)来进行迁移。仅在EOF大于最快相反极性目标分析物到达分离电极的电泳迁移率时，可以分离阴离子和阳离子。该方法的实际缺点为该方法不适于分离全部范围内的无机离子。在阴极EOF的情况下，该方法可以分离全部范围的阳离子，但仅适于低迁移率的阴离子。在阳极EOF的情况下，情况相反；该方法可以分离全范围的阴离子，但仅适于低迁移率的阳离子。以co-EOF的方式分离的离子的峰容量还会根据离子到达检测器的速率而折中。

近年来，存在少量的公布，试图提供用于同时电泳检测阳离子和阴离子的技术。一个这样的技术借助“双端注入”(DOI-CE，dual-opposite endinjection)，其中，从毛细管的相反端注入带正电的物质和带负电的物质。在EOF减少的条件下发生的电泳分析期间，分析物从毛细管的每个端部沿相反方向朝向位于毛细管的中心附近的检测器迁移。该DOI-CE技术的缺点在于分离空间减小，所以必须精确控制计时，以确保阴离子和阳离子不会同时到达检测器。

同时分析阴离子和阳离子的另一方法涉及使用也作为阴离子探针的阴离子络合剂。在阴离子分离条件下，使用EDTA或2,6-吡啶二羧酸将金属离子转换成金属离子的螯合形式，并且将其从其他阴离子成分中分离。虽然这简化了系统，但这仅适用于可以形成阴离子络合的金属并且不适于碱金属和碱土金属。

先前考虑的其他技术受制于其他缺点，例如需要将样本装载在多个点(即，多个样本贮液器)处，然后，这增大了分析所需要的样本量，并且使电泳装置和系统的设计变复杂。另外，这样的技术需要在设备的多个位置处施加不同幅值的正电势，并且在两个位置接地，这使得设计进一步变复杂。水动力抑制通过设计复杂的水动力限制器来实现，水动力限制器限制了使用商用装备来构建该设备的能力，并且因此影响成本。

本发明的目的是提供用于同时分离和检测样本中的阳离子和阴离子的可替代技术。期望的是，该系统产生可重复的结果，并且反应对与使用传统技术的样本相关的两种不同的分析物(阳离子和阴离子)的合理预期的结果。还期望的是，一些实施例基于简单并且稳健的设计。

在完成本分析的过程期间，还发现，允许同时分离和检测阳离子和阴离子的技术可以更普遍地应用于经由单个注入通过两个分离柱的对分析物(阳离子、阴离子或中性物质)的分离和分析。

还发现，可以通过研发新的背景电解液(或“缓冲液”)传送选项来实现改进的电泳方法和系统。因此，根据一些实施例，目的是提供一种对样本中的分析物进行分离的新电泳方法和系统，其关于背景电解液的控制具有新的灵活程度。这对于利用两个或更多个分离通道同时分离离子(例如，一个通道中阳离子，并且另一通道中阴离子)的技术具有特定应用。

发明内容

根据一个方面，提供了一种使用电泳技术通过两个或更多个分离通道同时分离和检测样本中的分析物的方法，该方法包括：通过与两个分离通道流体连通的单个样本注入端口将样本注入到包括两个或更多个分离通道的电泳系统中；在分离通道中的每个通道中分离分析物；以及检测在分离通道中的每个分离通道中分离的分析物。

根据一个实施例，分析物为离子，并且在一些实施例中，离子包括阴离子和阳离子。因此，在一些实施例中，该方法包括在两个分离通道中的第一分离通道中分离阳离子，并且在两个分离通道中的第二分离通道中分离阴离子。然后，在第一分离通道中检测阳离子，并且在第二分离通道中检测阴离子。

因此，为了将以上方法概述为应用于作为分析物的阴离子和阳离子的情况，根据第二方面，提供了使用电泳技术同时分离和检测样本中的阴离子和阳离子的方法，该方法包括：通过与两个分离通道流体连通的单个样本注入端口将样本注入至包括两个分离通道的电泳系统中，在两个分离通道中的第一分离通道中分离阳离子，并且在两个分离通道中的第二分离通道中分离阴离子，以及检测在分离通道中的每个分离通道中分离的阳离子和阴离子。

在一些实施例中，向第一分离通道施加正电势，并且向第二分离通道施加负电势，其中，在两个分离通道的入口之间的接口区域中设置接地电极。

与各种现有技术方法相比，用于同时分离和检测分析物例如特别是阴离子和阳离子的本方法涉及将单个样本提供或注入至系统中，并且将该样本的一部分传送至两个分离通道中的每个分离通道中。本文中所构建的设计允许这样的单个样本注入，而不是两个样本注入，并且在简单并且稳健的布置中实现。这涉及电极的巧妙布置，所述电极的巧妙布置涉及将接地电极定位在两个分离通道的入口之间的接口区域中，并且正电极被设置成用于向第一分离通道施加大的正电压，并且负电极被设置成用于向第二分离通道施加大的负电压。对于阳离子和阴离子的组合之外的分析物，可以选择不同的电极组合。

在一些实施例中，在相应的分离通道中同时进行对阳离子和阴离子的分离之前，以水动力的方式将样本装载至两个分离通道中。这可以通过控制与流体通道关联的阀的打开和闭合来实现，流体通道具有与样本注入端口关联的进液口，在分离通道的入口处设置的接口区域，以及接口区域下游的出液口。也可以使用其他技术。

上述使用电泳技术通过两个或更多个分离通道同时分离和检测样本中的分析物的方法可以包括以下具体步骤：

-提供电泳系统，该电泳系统包括：

·注入系统，该注入系统包括单个样本注入端口；

·流体通道，该流体通道在一端具有流体通道进液口并且在相反端具有流体通道出液口，其中，流体通道进液口与样本注入端口流体连通，并且其中，在流体通道进液口与流体通道出液口之间设置有接口区域；

·第一分离通道，该第一分离通道具有设置在流体通道的接口区域中的入口以及在相反端处的第一分离通道出液口；

·第二分离通道，该第二分离通道具有设置在流体通道的接口区域中的入口以及在相反端处的第二分离通道出液口；

·设置在流体通道中的接地电极；

·第一带电电极，该第一带电电极被设置成向第一分离通道施加电势；

·第一检测器，该第一检测器被设置成检测经过第一分离通道的检测区域的分析物；

·第二带电电极，该第二带电电极被设置成向第二分离通道施加电势；以及

·第二检测器，该第二检测器被设置成检测经过第二分离通道的检测区域的分析物；

-通过将背景电解液导入至流体通道的接口区域中并且以水动力的方式将背景电解液压入第一分离通道和第二分离通道来给两个分离通道填充背景电解液；

-通过经由单个样本注入端口注入样本以使样本进入流体通道的接口区域中来将样本装载至流体通道的接口区域中；

-将样本装载至两个分离通道中；

-引导背景电解液通过流体通道并且进入流体通道的接口区域中；

-向两个分离通道施加电压电势，以在第一分离通道中进行对分析物的分离并且同时在第二分离通道中进行对样本中的分析物的分离；以及

-通过第一检测器和第二检测器检测所分离的分析物的存在。

在同时分离和检测样本中的阴离子和阳离子的系统的情况下，分析物包括阴离子和阳离子，第一带电电极为带正电电极，第二带电电极为带负电电极，第一检测器检测阴离子并且第二检测器检测阳离子。

因此，使用电泳技术同时分离和检测样本中的阴离子和阳离子的方法可以包括以下步骤：

-提供电泳系统，该电泳系统包括：

·注入系统，该注入系统包括单个样本注入端口；

·设置在流体通道中的接地电极；

·带正电电极，该带正电电极被设置成向第一分离通道施加电势；

·第一检测器，该第一检测器被设置成检测经过第一分离通道的检测区域的阴离子；

·带负电电极，该带负电电极被设置成向第二分离通道施加电势；以及

·第二检测器，该第二检测器被设置成检测经过第二分离通道的检测区域的阳离子；

-通过将背景电解液引导至流体通道的接口区域中并且以水动力的方式将背景电解液压入第一分离通道和第二分离通道来给两个分离通道填充背景电解液；

-通过经由单个样本注入端口注入样本以使样本进入流体通道的接口区域来将样本装载至流体通道的接口区域中；

-将样本装载至两个分离通道中；

-向两个分离通道施加电压电势，以在第一分离通道中进行对样本中存在的阴离子的分离并且同时在第二分离通道中进行对样本中存在的阳离子的分离；以及

-通过第一检测器检测所分离的阴离子的存在，并且通过第二检测器检测所分离的阳离子的存在。

上述方法可以在毛细管电泳系统中、在微芯片上或以别的方式实施。

在一个实施例中，该方法还包括：当在一个分离通道中分离阳离子并且在第二分离通道中分离阴离子期间，引导两种不同的背景电解液通过分离通道中的每个分离通道。与阴离子相比，尽管不同的背景电解液可以用于阳离子的分离，具有多个分离通道的多种电解液系统可以可替代地用于在多个分离通道中分离相同类型的分析物。具体地，分析物可以是电中性物质，或者仅带一种电荷的离子(即，仅为阳离子或者阴离子)。分析物可以为一种或更多种这样的物质(中性、阳离子或阴离子)的组合。用于在每个分离通道中使用不同的电解液来分离相同极性的离子的多个分离通道可以用于改善对样本中存在的离子的检测和分析。更具体地，使用不同的条件(例如，背景电解液、柱类型、EOF的极性等)从单次注入的样本同时分离和分析任何分析物的能力将会是非常大的优势。

考虑到多电解液系统，本申请提供了一种使用电泳技术同时分离和检测样本中的阴离子和阳离子的方法，该方法包括：

-提供电泳系统，该电泳系统包括：

·注入系统，该注入系统包括单个样本注入端口、第一背景电解液注入端口和第二背景电解液注入端口；

·流体通道，该流体通道在一端具有流体通道进液口并且在相反端具有流体通道出液口，其中，流体通道进液口与样本注入端口流体连通，其中，在流体通道进液口与流体通道出液口之间设置有接口区域；并且其中，设置第一背景电解液注入端口和第二背景电解液注入端口，使得通过相应的端口注入的背景电解液将会同时流过流体通道的部分并且经过流体通道的接口区域的部分；

·第一分离通道，该第一分离通道在一端具有入口并且在另一端具有出液口，第一分离通道的入口设置在流体通道的接口区域的一部分中，来自第一背景电解液注入端口的背景电解液将会流经流体通道的接口区域的所述一部分；

·第二分离通道，该第二分离通道在一端具有入口并且在另一端具有出液口，第二分离通道的入口设置在流体通道的接口区域的一部分中，来自第二背景电解液注入端口的背景电解液将会流经流体通道的接口区域的所述一部分；

·设置在流体通道中的接地电极；

·带负电电极，该带负电电极被设置成向第二分离通道施加电势；

-通过将背景电解液从第一背景电解液注入端口和第二背景电解液注入端口同时引导至流体通道的接口区域的相应部分中、以及以水动力的方式将来自第一背景电解液端口的背景电解液注入至第一分离通道中并且来自第二背景电解液端口的背景电解液注入至第二分离通道中，来给两个分离通道填充背景电解液；

-将样本装载至两个分离通道中；

-同时引导来自第一背景电解液注入端口和第二背景电解液注入端口的背景电解液通过流体通道并且进入流体通道的接口区域的相应部分中；

除以上方法之外，本申请提供了用于进行电泳的对应系统(或设备)。

根据第三方面，提供了一种用于同时分离和检测样本中的分析物的电泳系统，该系统包括：

·注入系统，该注入系统包括单个样本注入端口；

·背景电解液储液器，该背景电解液储液器用于存储背景电解液，与注入系统流体连通，以使得背景电解液流动能够流经流体通道；

·设置在流体通道中的接地电极；

·第二带电电极，该第二带电电极被设置成向第二分离通道施加电势；

·第二检测器，该第二检测器被设置成检测经过第二分离通道的检测区域的分析物；以及

·控制器，该控制器用于控制：注入系统、使背景电解液流经流体通道、以及向电极施加电压。

在同时分离和检测样本中的阴离子和阳离子的系统的情况中，分析物包括阴离子和阳离子，第一带电电极为带正电电极，第二带电电极为带负电电极，第一检测器检测阴离子，并且第二检测器检测阳离子。

因此，总之，用于同时分离和检测样本中的阴离子和阳离子的电泳系统，该系统包括：

·注入系统，该注入系统包括单样本注入端口；

·背景电解液储液器，该背景电解液储液器用于存储背景电解液，与注入系统流体连通，以使得背景电解液能够流经流体通道；

·设置在流体通道中的接地电极；

·第二检测器，该第二检测器被设置成检测经过第二分离通道的检测区域的阳离子；以及

本文中所描述的其他方面包括使用用于分离分析物的两种或更多种不同的电解液成分同时分离和检测样本中的分析物(例如，阴离子和阳离子)的方法和系统。

因此，根据第四方面，提供了一种在存在两种或更多种不同的电解液的情况下使用电泳技术同时分离和检测样本中的分析物的方法，该方法包括：提供电泳系统，该电泳系统包括与两个或更多个分离通道流体连通的单个样本注入端口；给分离通道填充不同的背景电解液；通过单个样本注入端口注入样本并且使样本进入分离通道中的每个分离通道中；在不同的背景电解液流经分离通道中的每个分离通道期间，向分离通道中的每个分离通道施加电压电势，以在相应的通道中进行对分析物的分离；以及检测样本中的分析物的存在。

表述“给分离通道填充不同的背景电解液”是指“使每个分离通道填充有与填充至其他分离通道中的背景电解液的成分不同的背景电解液”。不同成分是指不同的化学成分，并且例如可以为背景电解液中的化学成分的浓度不同和/或特性不同。背景电解液也可以称为缓冲液。

该系统提供了使用不同的背景电解液同时分析样本的能力，当不同的背景电解液可以适于分离样本中存在的不同分析物例如离子时，这会是非常有用的。

使用电泳技术通过两个或更多个分离通道同时分离和检测样本中的分析物的方法可以包括：

-提供电泳系统，该电泳系统包括：

·注入系统，该注入系统包括单样本注入端口、第一背景电解液注入端口和第二背景电解液注入端口；

·流体通道，该流体通道在一端具有流体通道进液口并且在相反端具有流体通道出液口，其中，流体通道进液口与样本注入端口流体连通，其中，在流体通道进液口与流体通道出液口之间设置有接口区域；并且其中，设置第一背景电解液注入端口和第二背景电解液注入端口，使得通过相应的端口注入的背景电解液将会同时流经流体通道的部分并且经过流体通道的接口区域的部分；

·第一分离通道，该第一分离通道在一端具有入口并且在另一端具有出液口，第一分离通道的入口设置在流体通道的接口区域的一部分中，来自第一背景电解液注入端口的背景电解液流将会流经流体通道的接口区域的所述一部分；

·第二分离通道，该第二分离通道在一端具有入口并且在另一端具有出液口，第二分离通道的入口设置在流体通道的接口区域的一部分中，来自第二背景电解液注入端口的背景电解液流将会流经流体通道的接口区域的所述一部分；

·设置在流体通道中的接地电极；

·被设置成向第一分离通道施加电势的带电电极；

·被设置成向第二分离通道施加电势的带电电极；

-通过将背景电解液从第一背景电解液注入端口和第二背景电解液注入端口同时引导至流体通道的接口区域的相应部分中、以及以水动力的方式将来自第一背景电解液端口的背景电解液压入第一分离通道中并且将来自第二背景电解液端口的背景解析液压入第二分离通道中，来给两个分离通道填充背景电解液；

-将样本装载至两个分离通道中；

-向两个分离通道施加电压电势，以在第一分离通道中进行对分析物的分离并且同时在第二分离通道中进行对分析物的分离；以及

-通过第一检测器和第二检测器检测所分离的分析物的存在。

在样本包括作为分析物的阴离子和阳离子的情况下，第一带电电极可以为带正电电极，第二带电电极可以为带负电电极，第一检测器检测阴离子，并且第二检测器检测阳离子。

根据第五方面，还提供有用于同时分离和检测样本中的分析物的电泳系统，该系统包括：

·用于存储第一背景电解液的第一背景电解液储液器以及用于存储第二背景电解液的第二背景电解液储液器；

·流体通道，该流体通道在一端具有流体通道进液口并且在相反端具有流体通道出液口，其中，流体通道进液口与样本注入端口流体连通，其中，在流体通道进液口与流体通道出液口之间设置有流体通道的接口区域；并且其中，设置第一背景电解液注入端口和第二背景电解液注入端口，使得通过相应的端口同时注入的背景电解液能够同时流经流体通道的部分并且经过流体通道的接口区域的部分；

·第二分离通道，该第二分离通道在一端具有入口并且在另一端具有出液口，第二分离通道的入口设置在流体通道的接口区域的一部分中，来自第二背景电解液注入端口的第二背景电解液将会流经流体通道的接口区域的所述一部分；

·设置在流体通道中的接地电极；

·控制器，该控制器用于控制：注入系统、使第一背景电解液和第二背景电解液流经流体通道、以及向电极施加电压。

在用于同时分离和检测样本中的阴离子和阳离子的系统的情况中，分析物包括阴离子和阳离子，第一带电电极为带正电电极，第二带电电极为带负电电极，第一检测器检测阴离子，并且第二检测器检测阳离子。

附图说明

图1(a)是本发明的一个实施例的SI-CE系统的示意图。HV：高压电极，C⁴D：电容耦合式非接触电导检测器。

图1(b)是适于在线采样的SI-CE系统的示意图。

图2示出在涂覆LPA的毛细管上对阳离子(左)和阴离子(右)同时实施抑制EOF的分离的电泳图谱。CE条件(二者)分别为：毛细管内径50微米、总长度40cm(至检测器25cm)、+/-30kV阳离子/阴离子间隔。背景电解液：Tris/CHES＝70mM Tris/70mM CHES，pH 8.6；MES/His＝50mM MES/50mM His，pH 6.1；AA/His＝50mM乙酸/10mM his，pH 4.2。(1)K⁺，(2)NH₄ ⁺，(3)Ca²⁺，(4)Na⁺，(5)Ca²⁺，(6)Cl^-，(7)NO₃ ^-，(8)SO₄ ^2-，(9)ClO₄ ^-，(10)ClO₃ ^-，(11)F^-，(12)PO₄ ^2-和(13)CO₃ ^2-。

图3示出在涂覆HDMB的毛细管、涂覆LPA的毛细管和BFS毛细管中的Tris/Ches缓冲液中的阴离子分离的电描记图。所有的分离条件和分析物识别与图2中一样。

图4示出针对阳离子在裸露熔融石英毛细管上并且针对阴离子在HDMB涂覆毛细管上同时实施的co-EOF分离的电泳图谱。所有分离条件和分析物识别与图2中一样。

图5示出了对(a)使用内部标准的标准分析物混合液；(b)来自锌制造工厂的处理水；以及(c)23种小离子进行分离的电泳图谱。在所有的电泳图谱中，阴离子信号被对应的阳离子信号覆盖。注意，离子识别，以在电描记图中建立阴离子信号和阳离子信号。a、b和c的CE条件：阳离子毛细管内径50微米、涂覆LPA，I/L＝35/55cm，阴离子毛细管内径50微米、涂覆LPA，I/L＝28/50cm，U＝±30kV(分别为阳离子/阴离子)。背景电解液：50mM乙酸/10mM His，pH 4.2。分析物识别：(1)NH₄ ⁺，(2)K⁺，(3)Ca²⁺，(4)Na⁺，(5)Mg²⁺，(6)Cl^-，(7)NO₃ ^-，(8)SO₄ ^2-，(9)ClO₄ ^-，(10)ClO₃ ^-，(11)F^-，(12)PO₄ ^2-，(13)CO₃ ^2-，(14)CH₃SO₃ ^-[IS]，(15)Li⁺[IS]，(16)(CrO₄)^2-，(17)MoO₄ ^2-，(18)C₃H₈SO₃ ^-，(19)Mn²⁺，(20)Zn²⁺，(21)Sr²⁺，(22)Cd²⁺，(23)Cr³⁺和(24)Be²⁺。*：未识别的离子。

图6(a)是示出在连续50个小时中自来水分析物的迁移时间(分)的再现性的曲线图，以及图6(b)是示出在连续50个小时中自来水分析物的峰区域(mV.Min)的再现性的曲线图。Li⁺和CH₃SO₃ ^-分别为阳离子和阴离子IS。(a)的右侧为T≈50h时的分离的代表电泳图谱。

图7是根据本发明的一个实施例的用于将不同的背景电解液传送至两个分离通道中的每个分离通道的微芯片电泳系统的示意图。

图8A至图8E是示出使用图7所示的布置通过微芯片电泳技术分离和分析离子的处理的各个阶段的示意图，图7所示的布置利用传送不同的背景电解液用于在两个分离通道的每个分离通道中实施分离。图8A至图8E示出以下阶段：8A-填充；8B-样本装载；8C-水动力注入；8D-缓冲液冲洗；以及8E-分离。在图8A至图8E中省略图7所示的一些设备部件，以简化附图。

图9是示出根据本发明的另一的实施例的用于将四种背景电解液同时传送至四个分离通道中的每个分离通道的微芯片电泳系统的一组示意图。

图10是示出一个示例中所使用的用于将不同的背景电解液(或缓冲液)化学物传送至两个分离通道中的每个分离通道的微芯片电泳系统或装置的示意图。进液口S、B1和B2分别指样本的进液口、缓冲液1的进液口和缓冲液2的进液口，并且进液口S、B1和B2均与外部泵连接。出液口W、B1-W和B2-W分别对应于废液以及填充有B1和B2的分离通道的端部，并且出液口W、B1-W和B2-W均连接至HV电极；W还连接至隔离阀V。通道B1-W和B2-W安装有集成非接触电导检测器。

图11示出根据(a)水动力注入和(b)电动力注入在4500V处经过90mm通道分离的5ppm的铵离子、钠离子和锂离子的电泳图谱。第一BGE为50mM的乙酸，并且第二BGE为10mM的组氨酸。

具体实施方式

如上所述，本申请涉及用于使用电泳技术同时分离和检测样本中的分析物例如阴离子和阳离子的方法和系统。以下将主要使用阳离子和阴离子作为分析物的示例详细描述这些方法和系统。然而，对阴离子和阳离子的任何这样的提及应当理解为应用于对分析物的分离，更具体地，可以根据需要做出任何必要的修改。

概括来说，一种方法包括：通过与两个分离通道流体连通的单个样本注入端口将样本注入到包括所述两个分离通道的电泳系统中；在一个分离通道中分离阳离子并且在第二分离通道中分离阴离子；以及检测在分离通道中的每个分离通道中分离的阳离子和阴离子。

注意，虽然一些实施例中的分离柱中的一个分离柱意图分离阳离子和其他阴离子，当使用两种不同的背景电解液的组合时，两个分离柱可以用于分离相同电荷(即，正(阳离子)或负(阴离子))的离子，或者分离电中性的物质。在这样的实施例中，可以在两个柱之间变化背景电解液成分，以允许使用这些不同条件对一个样本进行同时分离，以便尽可能快地(并且在同一装置中)获得对样本中的分析物例如离子成分的更好分析。

术语“分离通道”包括通过其可以进行对分析物或离子的分离的分离毛细管及其他通道布置例如微芯片中的微机械通道。这样的通道在直径上通常比样本和背景电解液被传送进分离通道而穿过的主流体通道更窄。下面，在参照毛细管电泳技术时，应理解的是，同一布置可以应用于其他形式的电泳技术例如微芯片电泳技术和MEKC，并且因此，在这一点上，这样的参照并非限制。

图1示意性示出本发明的一个实施例的设备、装置或系统的一种可能的布置。参照图1，并且如上所述，当分析物为阳离子和阴离子时，本方法中使用的具体设备和阶段可以涉及下述内容：

-提供电泳系统10，该电泳系统10包括：

·注入系统11，该注入系统11包括单个样本注入端口(未详细示出-总体上参见附图标记12)；

·流体通道，该流体通道在一端具有流体通道进液口13并且在相反端具有流体通道出液口14，其中，流体通道进液口与样本注入端口流体连通，并且其中，在流体通道进液口与流体通道出液口之间设置有接口区域15；

·第一分离通道16，该第一分离通道16具有设置在流体通道的接口区域15中的入口17以及相反端处的第一分离通道出液口18；

·第二分离通道19，该第二分离通道19具有设置在流体通道的接口区域15中的入口20以及相反端处的第二分离通道出液口21；

·设置在流体通道中的接地电极22(由粗黑线表示)；

·带正电电极23，该带正电电极23被设置成向第一分离通道16施加电势；

·第一检测器24，该第一检测器24被设置成检测经过第一分离通道的检测区域的阴离子；

·带负电电极25，该带负电电极25被设置成向第二分离通道19施加电势；

·第二检测器26，该第二检测器26被设置成检测经过第二分离通道的检测区域的阳离子；

-通过经由流体通道28和流体通道进液口13将背景电解液引导至流体通道的接口区域15中，并且以水动力的方式将背景电解液压入第一分离通道16和第二分离通道19中来给两个分离通道填充背景电解液(通过背景电解液泵27泵入)；

-通过单个样本注入端口12注入样本以使样本进入流体通道的接口区域15(经由流体通道28和流体通道进液口13)来将样本装载至流体通道的接口区域15中；

-将样本装载至两个分离通道即分离通道16和分离通道19中；

-引导背景电解液通过流体通道并且进入流体通道的接口区域15；

-向两个分离通道即分离通道16、分离通道19施加电压电势以在第一分离通道16中进行对样本中存在的阴离子的分离并且同时在第二分离通道19中进行对样本中存在的阳离子的分离；以及

-通过第一检测器24检测所分离的阴离子的存在，并且通过第二检测器26检测所分离的阳离子的存在。

注入系统包括单个样本注入端口。样本注入端口是设备的操作者通过其将样本传送至设备中的端口，并且样本注入端口不包括其中操作者必须在两个位置处传送样本的系统。

注入系统通常将进一步包括至少一个背景电解液注入端口。在以下段落中，描述了利用单种背景电解液的一个实施例。另外，以下将描述基于多种背景电解液的第二实施例。

样本注入系统还可以包括注射器阀，该注射器阀可以被操作成控制流体通道朝向样本注入端口开口以使样本进入流体通道或者朝向背景电解液开口。在图1所示的实施例中，注射器(或注入)阀27包括控制流体通道朝向样本注入端口开口的被标记为2的一个设置以及控制流体通道朝向背景电解液开口的被标记为6的一个设置。当注射器阀被设置成允许流体从背景电解液储液器流动时，可以通过泵或任何其他流体流发生器的操作将背景电解液泵入流体通道中。因此，系统可以包括用于产生通过流体通道的背景电解液流的流体流发生器。

流体通道包括在流体通道的注入系统端处的进液口，以及出液口。在两端之间设置有流体通道的接口区域。流体通道可以由在交叉形(X形)连接的两个相反的臂之间延伸并且包括所述两个相反的臂的通道来提供。在图1所示的实施例中，交叉形连接由29表示。在这种情况下，分离通道在交叉接合处伸入流体通道的接口区域。两个分离毛细管(分离通道)的端部可以伸入流体通道的接口区域中。分离毛细管的端部(即，分离通道的入口或开口)距流体通道的中心轴相等的距离。

接地电极设置在流体通道的接口区域中。接地电极可以为细长的中空电极，例如，圆柱形电极。这在图1的实施例中示出为延伸至交叉形连接29的一个臂中的暗线22。圆柱形接地电极可以从流体通道的出液口端沿轴向延伸并且进入流体通道的接口区域中。这样的接地电极设计使得与现有技术相比，经过更短的时间就能够将样本引导至分离通道中。与现有技术的20秒至30秒的时间段相比，该时间为约一秒。接地电极的圆柱壁可以限定流体通道的一部分，并且流体通道的出液口可以经过圆柱形接地电极的中心。

流体通道的内径可以在约50微米至1000微米的范围内(即，直径高达1毫米)，例如，在50微米与800微米之间、在100微米与800微米之间或者在300微米与800微米之间。示例中所使用的流体通道的内径为500微米。

背景电解液可以存储在背景电解液储液器中，背景电解液储液器与注入系统流体连通以使背景电解液能够流经流体通道。在分离期间，背景电解液流动速率可以在约10μL.min^-1至1000μL.min^-1的范围内，并且通常在约10μL/min至200μL/min的范围内。

背景电解液可以为现有技术中已知的任何适合的成分。背景电解液可以包括一种或更多种缓冲液以及任何其他典型的电解液成分。背景电解液可以包括缓冲液，并且可以因此称为缓冲液。背景电解液可以包括聚合物成分，例如聚合电解质，例如聚乙烯亚胺(PEI，polyethyleneimine)。在分析物为电中性物质的实施例中，背景电解液可以包括带电表面活性剂。带电表面活性剂的示例为十二烷基硫酸钠。该带电表面活性剂与电中性分析物相互作用，并且基于分析物与带电表面活性剂相互作用的程度在分离通道中分离分析物。这可以在MEKC的情况下使用。

分离通道或分离毛细管可以为相同的构成或者可以为不同的构成。分离毛细管可以为熔融石英毛细管。每个分离毛细管可以被涂覆或者不被涂覆。每个毛细管内径可以为约10微米至100微米，例如10微米至75微米。

分离毛细管的端部(即，分离通道的入口)被适当地设置成距接地电极相等的距离。这确保了在两个分离毛细管之间所施加的电磁场将会是均匀的。

第一分离通道与第二分离通道的入口之间的距离优选地为至少50微米。入口可以相距高达500微米。

毛细管内径影响所需要的最小分离距离。分离距离最小应为毛细管内径的1倍、优选地应为毛细管内径的2倍或者高达毛细管内径的20倍。典型的分离距离为约内径的7.5倍——或者在内径的约5倍和10倍之间。

每个分离毛细管的长度可以为约15cm以上，并且高达100cm，但是15cm和50cm之间的较短的毛细管长度是优选的，原因是分离时间更短。该长度是指总柱长度。注意，检测区域通常与毛细管的出口端间隔开，例如，距毛细管的出口端或出液口端约10cm，所以有效长度被缩短了与检测区域位置对应的长度。与每个毛细管关联的检测器被设置在沿毛细管长度的任何适当的位置处，并且在一些实施例中，被设置成距毛细管的进液口约5cm至15cm。

每个毛细管包括检测区域。该检测区域与毛细管的入口以足以进行分离的距离分隔开。

每个检测器可以为用于检测分析物的存在(和相对量)的任何合适形式的检测器。在一些实施例中，检测器用于检测无机离子。示例包括光学检测器例如光度检测器，以及包括电容耦接非接触电导检测器(C⁴D)的非接触电导检测器。可以使用现有技术中已知的用于以电泳技术(例如，MEKC)检测分析物的其他类型的检测器。检测器产生的信号被控制器适当地转换成视觉图像，以有助于记录和分析信号。分离通道(分离毛细管)的检测区域被适当地设置成距分离通道的出液口在5cm和15cm之间的距离，例如，距分离通道的出液口约10cm的距离。该检测器与检测区域对准。

方法/系统使得能够对浓度为10ppm(百万分之几)或甚至更少的所关注无机离子进行检测。可以实现低至1ppb(十亿分之几)的检测。检测极限部分地取决于所使用的检测器，但是使用C⁴D检测器，这些程度是可实现的。系统能够在一分钟的时限内进行筛选。

在分析物为无机阴离子的情况下，可以由该方法/系统分离的无机离子包括氯化物、硫酸盐、硫氰酸盐、氟化物、磷酸盐、碳酸盐、硝酸盐、高氯酸盐、叠氮化物、氯酸盐和CH₃SO₃ ^-离子。在分析物为无机阳离子的情况下，可以在该方法/系统中分离的无机阳离子包括钙、钾、钠、NH₄ ⁺和镁。在本方法/系统中可以分析包括从上述无机离子选择的阳离子和阴离子的组合的样本，以使得能够同时分离和检测阳离子和阴离子。

在其他分析物的情况下，这些其他分析物可以包括蛋白质、DNA、契合寡聚物、有机化合物例如烃、有机小分子、药物、生物活性分子等。

第一分离通道的带电电极可以为带正电电极。与第一分离通道关联的带电电极(在一些实施例中用于分离阴离子)被设置成向第一分离通道(可以以毛细管的形式)施加电压电势，其中，接地电极位于接口区域中。带电电极可以被定位成朝向第一分离通道(或毛细管)的出液口端或位于第一分离通道(或毛细管)的出液口端。该电极通常为高压电极。

第二分离通道的带电电极可以为带负电电极。与第二分离通道关联的带电电极(在一些实施例中用于分离阳离子)被设置成向第二分离通道(可以以毛细管的形式)施加电压电势，其中，接地电极位于接口区域中。该带电电极可以被定位成朝向第二分离通道(或毛细管)的出液口端或位于第二分离通道(或毛细管)的出液口端。该电极通常为高压电极。

在背景电解液流经流体通道过程中的分离阶段期间，向分离通道或毛细管纵向地施加高电压。在该步骤期间所施加的典型电压高达40千伏，例如约30千伏或25千伏(正或负)。电压可以在该时间段内被调制——例如，电压可以以固定或变化的速率增大到施加的最大值，或者电压可以逐步减小。当电压电势由正电极和负电极施加时，所述电压电势大体上具有相同幅度，但是具有相反的电势。

在通过单个样本注入端口注入样本以使样本进入流体通道的接口区域中而将样本装载至流体通道的接口区域中之后，样本被装载至分离通道中。这可以通过施加电压电势以水动力的方式(通过下面更详细地描述的技术)或者以电动力的方式来实现。

如果以电动力的方式来实施样本装载，则在样本注入(装载)的最后阶段期间，向两个分离通道(毛细管)施加小电压电势较短时间段，以使样本中存在的离子经过相应的毛细管。这使得离子最少地“注入”至毛细管，以提供充分的灵敏度。该步骤的适合的电压和时间段为：对于约1秒，约1千伏(对于负电极为负，并且对于正电极为正)，其中，对于0.2秒和0.3秒之间，变化可能在-0.2千伏至5千伏之间(增大的电压对应更少的时间，减小的电压对应更多的时间)。

在一些实施例中，当在相应的分离通道中同时进行对阳离子和阴离子的分离之前，将样本以水动力的方式装载至两个分离通道中。根据一些实施例，流体通道包括阀，该阀用于控制流体通道出液口的打开和闭合。可以通过控制该阀的打开和闭合来实现水动力装载。例如，为了以水动力的方式将样本装载至两个分离通道中，将样本装载进接口区域中，关闭流体通道出液口阀，并且然后，在阀仍然闭合的情况下通过样本注入端口注入样本，从而以水动力的方式将样本压入两个分离通道中。该巧妙设计实现了将样本和背景电解液简单并且可靠地以水动力方式装载进分离毛细管。

在存在用于控制流体通道出液口的打开和闭合的阀的情况下，在该方法中可以利用以下步骤(一个步骤或所有步骤)：

-在填充期间，闭合流体通道出液口，从而以水动力的方式将背景电解液压入第一分离通道和第二分离通道中；

-在流体通道出液口打开的情况下，将样本装载进接口区域中；

-通过闭合流体通道出液口并且经由样本注入端口注入样本从而以水动力的方式将样本压入两个分离通道中来实现将样本装载进两个分离通道中；

-在流体通道出液口打开的情况下，引导背景电解液通过流体通道并且进入流体通道的接口区域中；以及

-在背景电解液流经流体通道期间，执行向分离通道施加电压电势以进行对分析物的分离的步骤；以及/或者在流体通道出液口打开的情况下，向两个分离通道施加电压电势。

根据一些实施例，通过将样本注入单个样本注入端口以使样本进入流体通道的接口区域来装载样本的步骤之后是分开引导背景电解液进入接口区域中。这使得“堵住”了要装载进分离通道中的样本。

两种电解液系统

如上所述，本申请还涉及在存在两种或更多种不同电解液的情况下使用电泳技术同时分离和检测样本中的分析物的方法和系统。概括来说，该方法包括：提供电泳系统，该电泳系统包括与两个或更多个分离通道流体连通的单个样本注入端口；使分离通道填充不同的背景电解液；通过单个样本注入端口注入样本并且使样本进入每个分离通道中；在不同的背景电解液流经每个分离通道期间，向分离通道的每个分离通道施加电压电势，以在相应的通道中进行对分析物的分离；以及检测样本中的分析物的存在。

如上所述，该系统提供了使用不同的背景电解液同时分析样本的能力，当不同的背景电解液可以适用于分离样本中存在的不同分析物时，这是非常有用的。背景电解液在其成分、浓度、pH或其他方面不同。在一个实施例中，分离通道中的一个分离通道可以用于分离和检测阳离子，并且第二分离通道可以用于分离和检测阴离子。根据一些实施例，分离通道包括用于分离阳离子的分离通道和用于分离阴离子的分离通道。任何附加的分离通道可以用于阳离子和阴离子的分离。根据其他实施例，分离通道用于分离相同电荷(即，正或负或中性)的分析物。

如上所述，在阴离子和阳离子作为分析物的情况下，方法中所使用的具体设备和阶段可以涉及下述内容：

-提供电泳系统，该电泳系统包括：

·注入系统，该注入系统包括单个样本注入端口(以通道30的形式)、第一背景电解液注入端口(以通道31的形式)以及第二背景电解液注入端口(以通道32的形式)；

·流体通道33，该流体通道33在一端具有流体通道进液口34并且在相反端具有流体通道出液口35，其中，流体通道进液口34与样本注入端口30流体连通，其中，在流体通道进液口与流体通道出液口之间设置有接口区域35；并且其中，设置第一背景电解液注入端口31和第二背景电解液注入端口32，使得通过相应的端口注入的背景电解液将同时流经流体通道的部分并且流经流体通道的接口区域的部分(参见阴影部分，深灰阴影36表示第一背景电解液，并且白色37表示第二背景电解液)；

·第一分离通道38，该第一分离通道38在一端具有入口39并且在另一端具有出液口40，第一分离通道38的入口设置在流体通道的接口区域35的一部分中，来自第一背景电解液注入端口的背景电解液流将要流经流体通道的接口区域35的所述一部分；

·第二分离通道41，该第二分离通道41在一端具有入口42并且在另一端具有出液口43，第二分离通道42的入口设置在流体通道的接口区域35的一部分中，来自第二背景电解液注入端口的背景电解液流将要流经流体通道的接口区域35的所述一部分；

·设置在流体通道33中的接地电极(虽未详细示出，但位于由44指示的区域中)；

·带正电电极45，该带正电电极45被设置成向第一分离通道施加电势；

·第一检测器46，该第一检测器46被设置成检测经过第一分离通道的检测区域的阴离子；

·带负电电极47，该带负电电极47被设置成向第二分离通道施加电势；

·第二检测器48，该第二检测器48被设置成检测经过第二分离通道的检测区域的阳离子；

-通过将背景电解液从第一背景电解液注入端口和第二背景电解液注入端口同时引导至流体通道的接口区域的相应部分中、以及以水动力的方式将来自第一背景电解液端口的背景电解液压入第一分离通道中并且将来自第二背景电解液端口的背景电解液压入第二分离通道中，来给两个分离通道填充背景电解液；

-将样本(从流体通道的接口区域)装载至两个分离通道中；

除在注入系统中提供两个背景电解液注入端口(以及两种背景电解液储液器)之外，用于该两种电解液发明的装置特征与上述布置的装置特征大致相同。然而在这种情况下，该实施例特别适用于微芯片电泳技术。因此，在下面，在微芯片电泳技术的情况中更详细地描述了两种电解液系统发明。

用于两种电解液系统的微芯片设计可以包括微芯片，该微芯片包括：

-如上所述的流体通道33(在下文中，称为“主流体通道”或“中央流体通道”)，

-通向主流体通道的进液口端的三个通道即通道30、通道31、通道32，主流体通道与样本注入端口以及两个背景电解液注入端口流体连通，以及

-从主流体通道横向向外(沿垂直方向)分支的两个分离通道即分离通道38、分离通道39。

在主流体通道的出液口端35以及在分离通道的出液口端40、43设置流体出液口，以用于将液体从微芯片排出。

该微芯片设计还可以用于上述单种电解液系统实施例，上述单种电解液系统或者具有总共三个通道即通道30、通道31、通道32，或者具有仅两个流体通道，一个用于样本并且另一个用于背景电解液。

布置通向流体通道的进液口端的三个通道，使得在各个背景电解液被注入其端口并且经过注入通道接近主流体通道时，背景电解液在其自己的流中流经流体通道，而不会混合。在图7所示的布置中，背景电解液的两个单独的流并行流经流体通道并且流经接口区域的部分。如图7所示，这些部分是接口区域的左侧和右侧。由于分离通道入口位于在背景电解液组成中的仅一种背景电解液所流经的接口区域的一部分(如图7所示，一侧)中，所以只有经过接口区域的那一部分的背景电解液(在经受所需要的水动力压力时)将流进所属分离通道。在其他实施例中，例如图9中所示，不同的背景电解液所流经的接口区域的部分构成流体通道的纵向部分。

使用该布置，可以针对每个分离通道中的背景电解液来控制不同的化学性质。

如在CE的情况下的上述第一布置中，流体通道出液口优选地包括阀，该阀用于控制流体通道出液口的打开和闭合。

通过具有这个特征，对于分析物为阳离子和阴离子的实施例，以下顺序的步骤可以用于进行电泳分离：

-通过首先打开流体通道出液口，通过将背景电解液从第一背景电解液注入端口和第二背景电解液注入端口同时引导至流体通道的接口区域的相应部分中，然后，闭合流体通道出液口，以水动力的方式将来自第一背景电解液端口的背景电解液压入第一分离通道中并且将来自第二背景电解液端口的背景电解液压入第二分离通道中，来给两个分离通道填充背景电解液(参见图8A)；

-打开流体通道出液口，通过经由单个样本注入端口注入样本以使样本进入流体通道的接口区域来将样本(由深灰阴影表示)装载至流体通道的接口区域中(参见图8B)；

-将样本装载至两个分离通道中(参见图8C)；

-打开流体通道出液口，同时引导来自第一背景电解液注入端口和第二背景电解液注入端口的背景电解液通过流体通道并且进入流体通道的接口区域的相应部分(样本没有同时流经样本注入端口)(参见图8D)；

-向两个分离通道施加电压电势，以在第一分离通道中进行对样本中存在的阴离子的分离并且同时在第二分离通道中进行对样本中存在的阳离子的分离(参见图8E)；以及

通常，两种不同成分的背景电解液将用作第一背景电解液和第二背景电解液。这导致在存在不同的背景电解液的情况下同时进行每种分离。然而，在系统中可以使用相同成分的背景电解液。

将样本装载至两个分离通道的步骤可以以水动力的方式或电动力的方式来进行。如果以水动力的方式进行，则闭合流体通道出液口并且在背景电解液不同时流动的情况下通过样本注入端口注入样本，并且使样本进入分离通道。如果以电动力的方式进行，则施加电压，从而以电动力的方式将样本注入至分离通道中。在图8C中示意性地表示了将样本以水动力的方式装载(注入)至分离通道中。

在图9中例示了一个实施例的四通道分离的微芯片设计。在该设计中，微芯片包括：

-主流体通道，该主流体通道在一端延伸过芯片的整个宽度(在图9A的左端向上延伸)，

-处于主流体通道的一端的样本注入端口(在图9A所示的主流体通道的下端处注入样本)；

-朝向主流体通道延伸(在图9A中的主流体通道的左手侧横向延伸)的四个背景电解液进液口通道，它们与样本注入端口流体连通；

-四个背景电解液通道出液口(在图9A中，在右手侧从主流体通道横向延伸出的三个通道，并且由向上延伸的主流体通道出液口限定的第四流体通道)；

-从主流体通道横向向外(沿垂直方向)延伸的四个分离通道，该四个分离通道被设置在背景电解液出液口之前(由从主流体通道的右手侧延伸的细线表示)；

-四个检测器50；

-接地电极51(每个接地电极由每个分离通道的入口处的点表示)；以及

-四个高压电极52。

在图9中，每个背景电解液的流体通道使用不同的阴影，示出了每种背景电解液的“曲折”通道。

在分离通道的出液口端还设置有流体出液口，用于将液体从微芯片上的分离通道排出。

背景电解液通道的布置使得当各个背景电解液经由注入端口被注入并且进入主流体通道中时，背景电解液在其自己的流中同时流经流体通道，而不会混合。本实施例中的接口区域包括进液口至四个分离通道的区域，并且不同的电解液以单独的流的形式流经每个分离通道进液口，并且依次通过主流体通道的部段。这由图9B中的背景电解液流的阴影流来表示。由于分离通道入口位于在背景电解液组成中的仅一种背景电解液所流经的在接口区域的一部分(如图7所示的区域的部段)，所以只有流经接口区域的那一部分的背景电解液(在经受所需要的水动力压力时)将流进所属分离通道中。

在将背景电解液装载进分离通道之后，如图9C所示，通过样本进液口注入样本并且使样本通过主通道。然后，如图9D所示，样本被注入分离通道中。在图9D的实施例中，这可以通过向分离通道施加电压而以电动力的方式来实施，但是可以可替选地使用水动力的方式注入。在以下步骤中，如图9E所示，从第一背景电解液注入端口、第二背景电解液注入端口、第三背景电解液注入端口和第四背景电解液注入端口引导四个背景电解液的流通过主流体通道(打开相应的背景电解液出液口和主流体通道出液口)，并且进入流体通道的接口区域的相应部分。这种情况发生时，样本没有同时流经样本注入端口。这使得堵住了进入每个分离通道中的样本。然后，如图9F所示，在将样本堵在每个分离通道(或“柱”)中的情况下，施加电压，对分析物进行电动力分离。在分析物经过分离通道的检测区域时由检测器检测分析物。

以上实施例中所使用的微芯片可以通过任何合适的技术——包括但不限于微机械加工、光刻、铸造、压花等——或者通过这样的技术的组合来制造。通常在微芯片的一个面中创建通道，并且在其上粘附有盖子。

与在上述毛细管电泳技术中所使用的流体通道直径相比，流通通道直径与在微芯片系统中使用的流体通道直径通常相似。然而，在这种情况下，通道截面可以为大致长方形或半球形(而非圆形)，并且深度小于宽度。在微芯片基于塑性基底时，长方形截面的通道可以是优选的，并且在基底为玻璃时，半球形通道可以是优选的。分离通道宽度(对于长方形通道来说是较长的尺寸或者半圆形通道的直径/半径尺寸的两倍尺寸)通常还与圆形截面的通道的上述直径尺寸大约相同。这样微芯片的主流体通道的典型直径为约300微米至500微米(并且可以在从50微米至500微米的范围)。深度(在半圆形通道的情况下，与半径尺寸或最大深度对应)通常为约50微米(因此，在约10微米和100微米之间，或者在30微米和70微米之间)。分离通道的典型直径为50微米(并且因此，这些通道可以在从10μm至100μm的范围)。分离通道的深度可以与主流体通道的深度相同，或者在半圆形通道的情况下更小。要注意，与主流体通道直径相比，分离通道的直径通常比主流体通道的直径小30％，例如，小25％或小20％，因为这有助于防止流体在没有水动力或电动力辅助的情况下经过主流体通道以进入分离通道。

电极可以为任何合适类型和设计。电极可以为非接触电极。

控制系统

在上述所有实施例的情况下，控制系统例如计算机用于操作设备或装置。因此控制系统可以控制装置的操作阶段，包括控制注入系统(例如，阀位置)、控制泵操作(以及背景电解液或分析物的流动速度)、控制流体通道的出液口阀(如果存在)、施加电压电势等。控制系统还可以控制检测系统，包括处理由检测器接收的信号以及将接收的信号转换成(在显示器或其他装置上的)可视表示。控制系统可以包括个人计算机或者专用控制系统。

在用于同时分离和检测样本中的阴离子和阳离子的电泳系统中，控制器适当地控制注入系统、背景电解液的流动以及施加的电压，以产生以下顺序的步骤：

-将背景电解液引导至流体通道的接口区域中并且以水动力的方式将背景电解液压入第一分离通道和第二分离通道以给两个分离通道填充背景电解液；

-通过单个样本注入端口注入样本以使样本进入流体通道的接口区域中，从而将样本装载进流体通道的接口区域中；

-将样本装载进两个分离通道中；

为了分离阳离子和阴离子之外的分析物，可根据需要修改以上顺序的步骤。

在一些实施例中，系统包括用于存储两种背景电解液的两个或更多个背景电解液储液器以及控制将两种背景电解液引导至流体通道并通过流体通道的控制器。

在涉及传送两种或更多种不同的背景电解液的系统中，控制器适当地控制注入系统、背景电解液的流动以及施加的电压，以产生以下顺序的步骤：

-将来自第一背景电解液注入端口和第二背景电解液注入端口的背景电解液同时引导至流体通道的接口区域的相应部分，从而以水动力的方式将背景电解液从第一背景电解液端口压入第一分离通道并且将背景电解液从第二背景电解液端口压入第二分离通道；

-通过单个样本注入端口注入样本以使样本进入流体通道的接口区域，从而将样本装载进流体通道的接口区域中；

-将样本装载进两个分离通道中；

-同时引导来自第一背景电解液注入端口和第二背景电解液注入端口的背景电解液通过流体通道并且进入流体通道的接口区域的相应部分；

-向两个分离通道施加电压电势，以在第一分离通道中进行对样本中存在的阴离子的分离，并且同时在第二分离通道中进行对样本中存在的阳离子的分离；以及

而且，对于对阴离子和阳离子之外的分析物的分离，可以使用对分析物的参考来代替对阳离子和阴离子的参考。

在每种情况下，控制器可以在相关显示器上将用于进行选择的多个不同的期望曲线(profile)呈现给用户。在经由输入装置例如鼠标、键盘等接收选择时，控制器使用所选择的期望曲线，以从存储在控制器的存储器中的查找表中检索相关操作参数。也就是说，在一个示例中，控制器与具有显示器和一个或更多个输入装置的用户接口进行数据通信。控制器具有处理器，该处理器处理存储在相关有形存储器中的计算机可读指令，以将输入请求呈现给用户、经由一个或更多个输入装置接收一个或更多个输入并且根据输入和存储在存储器中的指令控制发光源。术语“处理器”用于一般指可以根据所存储的指令处理输入以控制辐射源的任何装置并且可以包括：微处理器、微控制器、可编程逻辑装置或其他计算装置、通用计算机(例如，PC)或服务器。

系统可以是装置或设备的形式。装置可以为单部件装置或者可以是分开的部件的形式。

控制系统优选地能够每小时运行(run)至少10个样本，优选地，至少12个，或者至少14个。至今，在以下示例中描述的系统中实现了每小时运行17个样本。

示例

现在，将参照证明本发明包含的原理的以下示例以及本发明的具体实施例更详细地描述本发明。本领域技术人员要理解，在不背离本发明的如广义描述的那样的精神和范围的情况下，可以对如具体实施例中所示的发明做出各种变体和/或变型。因此，本实施例在所有方面被认为是说明性的而非限制性的。

示例1

1示例

1.1设备

内部已经研发了SI-CE系统(顺序注入毛细管电泳系统，sequentialinjection capillary electrophoresis system)。在图1(a)中描绘了台式系统的示意图。双注射泵(Harvard Apparatus，型号33，休斯敦，MA，USA)用于将样本和背景电解液(BGE，background electrolyte)传送至系统。使用两个20毫升的塑料注射器(Livingstone，休斯敦，MA，USA)或玻璃注射器(Hamilton，里诺，NV，USA)。两个位置注射器阀(MXP-7980，Rheodyne，奥克港，WA，USA)使得能够将样本或BGE交替地传送至分离接口。商用PEEK横档(cross piece)连接件(P-729，Upchurch Scientific，奥克港，WA，USA)用于将两个毛细管接至流动系统。从注射器针(内径为0.51毫米)切取的20毫米不锈钢管用作出液口和接地电极。横档出液口线上的隔离阀(HP225K021，NResearch，西考德韦尔，NJ，USA)允许为了平衡和清洁而在线冲洗毛细管。

内径为50微米的两个分离的熔融石英毛细管(Polymicro，菲尼克斯，AR，USA)用于阴离子和阳离子分离。接口内的两个毛细管端部之间的距离通过使用插入横档的导流臂(flow-through arm)的一根毛细管(内径为360微米)来固定。两个毛细管的出液口侧插入至包含15毫升的BGE的20毫升的玻璃瓶中。

为了在线采样，代替样本注射器，来自四元梯度HPLC泵(Alltech727，Grace Division Discovery Science，阿彻菲尔德，QLD，AUS)的出液口线被插入两个位置阀。四元泵直接从一个进液口线上的溢流容器和第二进液口线上的内部标准容器采样。经由milliGAT泵/MForce控制器(MG-5，GlobalFIA，福克斯岛，WA，USA)将BGE传送至系统，以克服注射器泵的体积限制。在图1(b)中示出在线采样设置。

使用商用C⁴D检测器(Tracedec，Innovative Sensor Technologies，Strassahof，奥地利)，每个毛细管一个检测器。针对整个系统研究，将检测参数设置为：频率为高；电压-6dB；增益100％；补偿000；滤波器：频率1/3和截止0.02。

Agilent 35900E A/D转换器(Agilent Technologies，阿鲁迪巴，德国)用于将C⁴D信号与用于记录和分析信号的安捷伦工作站(AgilentChemstation)软件连接。由Spellman CZE2000或CZE1000高压电源(Hauppage，NY，USA)驱动每个毛细管的分离，所述高压电源分别针对阳离子分离在正常极性(+)下工作并且针对阴离子分离在负极性(-)下工作。电极被浸入其相应出液口瓶。

经由个人计算机使用用于注射泵(用于milliGAT泵的RS422串行连接)的RS232串行连接来控制该系统。注射阀、隔离阀和高压电源经由NI USB-6212数据获取装置(National Instruments，奥斯汀，Tx，USA)连接至计算机。使用内部写入软件(Labview 8.1，National Instruments)实现总体系统控制、较少的数据获取。未对系统进行热控制并且在环境室温下进行所有的实验。

2.1系统操作

按顺序进行样本注入并且在表1中详细列出典型的分离顺序步骤。开始于接口和毛细管完全充满BGE的填充条件，使接口填充有样本，并且随后，施加一秒的高电压，以将样本阴离子和样本阳离子注入至其相应分离毛细管中。在注入之后，在施加分离电压时，从接口以500μLmin^-1对样本进行冲洗并且减少至50μLmin^-1。选择时间和流动速率以使注入时间和试剂消耗最小。在最终分离条件下，在利用内径为55/50厘米×50微米的毛细管时，在分离期间，分析物的迁移时间不受在50μLmin^-1和500μLmin^-1范围之间的BEG流动速率影响。

表1：

结合水动力冲洗事件，以在运行期间物理地清洁并且重新平衡毛细管表面。这可以通过关闭隔离阀并且使BGE以500μLmin^-1至1000μLmin^-1流动五秒以在横档表面上制造足够压力来冲洗毛细管。在对毛细管进行高流速冲洗之后，重新打开隔离阀并且观察五秒暂停时间段，以使系统在下一个样本注入之前平衡至环境压力。该冲洗步骤提供了三个益处。首先，其实现了通过允许冲洗不想要的分析物穿过检测器以确保这些分析物不会干扰后续进行(run)来设置分析时间的能力。第二，其提供了对毛细管的物理清洁以去除局部堵塞和气泡，以及最后，冲洗步骤在运行期间重新平衡毛细管，这在每次运行中明显增大了基线稳定性。

2.2化学物

除非特别声明，所有试剂为从Sigma-Aldrich(悉尼，AUS)获得的分析试剂级并且如供给的进行使用。以Milli-Q水(Millipore，贝德福德，MA，USA)准备溶液。假设同时实施对阴离子和阳离子二者的分离，根据可用盐准备标准溶液以实现浓度大约相等的所有12种所关注分析物。通过溶解NaClO₄、KClO₃、Mg(NO₃)、NaF、KH₂PO₄(BDH、VIC、AUS)、CaCl₂·2H₂O(AJAX、NSW、AUS)、(NH₄)2SO₄(H&W、Essex、GBR)来准备1000mgL^-1的离子标准溶液。

选择分析物，以允许对用于水检测、探索分析的所关注的常用无机离子和常用环境背景离子的广义和通用研究。为此，准备PO₄ ^3-、F^-、SO₄ ^2-、ClO₃ ^-、ClO₄ ^-、Ca²⁺、K⁺(全部5ppm)、Cl^-(9ppm)、Na⁺(7ppm)、NH₄ ⁺(2ppm)和Mg²⁺(1ppm)的标准分析物混合液。

钠-1-甲磺酸水合物(MSA)和Li₂CO₃用作内部标准。除过滤之外，在注入之前不进行样本预处理。所研究的三种BGE为：70mM(磷酸酯(羟甲基)氨基甲烷(磷酸酯))/70mM N-环己基-2-氨基乙磺酸(CHES)，pH 8.6；50mM 2-(N-寡聚核苷酸)甲磺酸(MES)/50mM L组氨酸(His)，pH 6.1以及50mM乙酸(AA)/10mM His，pH 4.2。海地美溴铵(HDMB，hexadimethrine bromide)用于涂覆熔融石英毛细管的壁，以便根据需要使电渗流反向。

2.3电泳过程

在首次使用之前，通过使用1M的氢氧化钠(NaOH)以0.5μLmin^-1冲洗五分钟并且用Milli-Q水以0.5μLmin^-1冲洗五分钟来离线调节所有的熔融石英毛细管。其中，采用HDMB涂覆，然后，使用5％的HDMB水溶液涂覆毛细管五分钟，然后由水涂覆五分钟。在两个毛细管均被处理/涂覆之后，两个毛细管被组装至横档处并且与BGE平衡，以避免任何阳离子表面活性剂对用于阳离子分离的裸露熔融石英毛细管的交叉感染。

从Polymicro Technologies购买内径50微米的涂覆线性聚丙烯酰胺(LPA，Linear Poly Acrylamide)的毛细管。通过使用Milli-Q水以0.5μLmin^-1冲洗十分钟来处理这些毛细管。在所有的情况下，通过组装分离接口之后使用BGE以5μLmin^-1冲洗毛细管三十分钟来实现毛细管平衡。

3.讨论结果

开发了上述的设备和系统，以允许同时注入和分离阴离子和阳离子。商用横档用于连接分离毛细管，并且内径为50微米的毛细管用作具有足够的背向压力以限制任何水动力流过毛细管的毛细管。通过包括隔离阀——其可以被关闭以允许两个毛细管被快速冲洗——还可以提高装置的功能。在图2中示出本方法的功能的描述。这示出利用C⁴D检测同时分离三种预先研究的BGE中的五种阳离子(K⁺、NH₄ ⁺、Ca²⁺、Na⁺、Ca²⁺)和八种阴离子(Cl^-、NO₃ ^-、SO₄ ^2-、ClO₄ ^-、ClO₃ ^-、F^-、PO₄ ^2-、CO₃ ^2-)。

在这些实验中在分离阳离子和阴离子的过程中选择使用的第一BGE包括pH≈4的10mM L组氨酸(His)和50mM乙酸以及各种浓度的18-冠-6醚。选择使用的第二缓冲液包括pH为6.1的20mM MES/20mM His缓冲液。该缓冲液用于阳离子的分离是受欢迎的并且已经用于对阴离子和阳离子的微芯片CE分离。此处，将浓度调节至50mM MES/50mM His，以便增大该系统中的信号响应。选择使用的第三BGE和最终BGE包括pH为8.6的70mM Tris和70mM CHES，该BGE对于分离无机阴离子和低分子量有机酸是有效BGE。如从附图中所看到的那样，对阴离子和阳离子都存在优异的分离并且可以清楚地看出用于从一个样本注入点同时分离阴离子和阳离子的方法的简单。该方法所具有的限制中的一个限制为相同的BGE化学物质必须用于阴离子和阳离子二者，并且因此，对最合适的BGE的选择将会是应用特定的。在考虑了EOF的影响之后，下面进一步讨论此处用于分离所选择的离子的最佳BGE。在任何情况下，当使用本文中所述的两种电解液系统时，该限制是可以克服的。

3.1毛细管壁涂层

此处所描述的方法与DOI-CE之间的主要差别为使用两个分离毛细管而不是一个毛细管。这实现了使用各种壁涂层，并且因此，实现了针对阴离子和阳离子分离的分离EOF条件，其提供了优化两种分离所凭借的灵活程度。

为了评价不同的表面化学物和不同的EOF的影响，使用三个不同的分离毛细管在上述三种BGE中进行对标准分析物混合液的分离：未改性的熔融石英毛细管中的正常EOF、涂覆LPA的毛细管中的低EOF以及涂覆HDMB的毛细管中的反向EOF。仅在熔融石英毛细管和涂覆LPA的毛细管中检查阳离子分离，这是因为对阳离子分离的计数器EOF分析具有下述效应：将HDMB分子吸引进分离接口(由于EOF大于HDMB的移动性)引起对接口和相反的分离毛细管的污染。

使用具有不同表面电荷的毛细管的能力将对高pH的阴离子的分离具有最明显的影响，并且这可以从图3中看出。Cl^-的迁移时间从未改性的熔融石英毛细管中的120秒变化至涂覆LPA毛细管中的45秒以及涂覆HDMB的毛细管中的35秒。相同毛细管中的磷酸盐的最低峰分别从530秒、120秒和46秒变化。使用用于阴离子分离的涂覆HDMB的毛细管和用于阳离子的未改性的熔融石英毛细管呈现出独特的能力：以co-EOF的方式从相同的注入端口同时分离阴离子和阳离子二者，这不可能通过CE或ME中任何其他方法实现。

图4示出在三种不同的BGE中同时co-EOF分离标准阴离子和阳离子的结果。如所期望的那样，所有的阳离子的迁移时间由于EOF的幅值的增大而随缓冲液pH增大。将期望的是，仅观察对阴离子的迁移时间的轻微影响，然而，情况并非总是如此。当在两个毛细管中进行co-EOF分离时，特别关注毛细管的更换之间的迁移时间(特别是阴离子)的变化。该变化在阳离子分离EOF最大的Tris/CHES BGE中最明显(并且可以考虑阴离子毛细管EOF)。发现的是，与阳离子的迁移时间的变化(高达30％)相比，重建之间的阳离子的迁移时间的变化相对较小(＜15％)。当以水动力的方式时，在注入和分离期间，在注入接口处存在电动力和EOF力，这些结果指示影响迁移时间的主要力是由于两个方向的EOF之间的竞争。在co-EOF Tris/CHES系统的情况下，由裸露熔融石英产生的EOF明显大于由涂覆HDMB的毛细管产生的独立于pH的EOF。当在两个毛细管中抑制EOF时，或者当考虑阳离子毛细管中的co-EOF条件以及阴离子毛细管中的抑制的EOF条件时，接口的重建显示出阴离子或阳离子的迁移时间没有明显变化。这些结果指示在接口区域中的精确的毛细管对准(包括入口的位置以及距接地电极的相等距离)在两方向的高EOF的条件下是关键的。当构建时，迁移时间随毛细管壁涂层的寿命可重复，其中，仅在需要更换毛细管时具有不一致性。对如何以物理的方式限定毛细管的位置的改进可以减缓该问题，但是在本工作中不进一步研究。

3.2用于同时分离的最佳条件

就选择性和峰形状而言，针对Tris/CHES中的阳离子观察优良的选择性，并且在不使用添加剂的情况下可以分离K⁺和NH₄ ⁺，这可以通过在pH值超过8¹⁴时发生的对NH₄ ⁺的部分消电离来阐述。在不观察对阴离子分离的影响的情况下，通过添加18-冠-6醚(通过络合钾)，可以在AA/His和MES/HIS BGE中轻易地促成该分离，然而，这并不包括在本文中，以简化系统的比较。针对阳离子的Tris/CHES系统的缺点是Ca²⁺和Mg²⁺的明显残留物，这很可能由于其氢氧化物的形成。阳离子的分离选择性在AA/His中稍微好些，并且在仅需要分离阳离子时，AA/His将会是BGE的选择。

就阴离子的分离而言，Tris/CHES缓冲液提供所有三种缓冲液的快速的迁移时间、好的信号响应以及最稳定的基线，然而，经过三分钟的最大运行时间不能实现对NO₃ ^-和SO₄ ^2-的满意的解决方案。另外，在最慢的分析物的迁移时间(HPO₄ ^2-)相对于第一次运行增大10％发生之前，HDMB涂层将持续不多于80次运行。最后，阴离子分离中的EOF信号将完全消失，伴随着阴离子的迁移时间明显增大，指示表面涂层的明显劣化。这需要完全更换毛细管，以避免对接口和具有HDMB的阳离子分离毛细管的感染，BGE不会包含任何表面改性添加剂并且接口在每个分离之间不会被冲洗。所有涂覆HDMB的毛细管需要离线进行并且在冲洗来自毛细管的HDMB之后插入至接口中以避免污染。该趋势在高pH时最显著，而且对于所有的BGE都观察得到，并且由于HDMB涂层为动态的而不足为奇。实际上，这限制了长期使用HDMB涂层的诉求。

在MES/His缓冲液中，在三分钟的最大分离时间，阴离子选择性是不满足的。虽然HPO₄ ^-的迁移时间明显大于下一个最慢的分析物(SO₄ ^2-)的迁移时间并且涂覆HDMB的毛细管发生Fl^-离子的明显残留，提示与正电荷HDMB涂层的壁相互作用，但是乙酸/组氨酸缓冲液为所有的阴离子物质提供了适当的解决方案。大概由于与HDMB的相互作用，对SO₄ ^2-的选择性还根据在涂覆BFS或LPA的毛细管中进行的相同分离(与图4相比)而改变。

当co-EOF条件在两个方向中允许快速分离时，阴离子通道中的短毛细管壁涂层寿命消除了HDMB选项以延长操作应用。假设总的分离时间由最慢的物质(HPO₄ ^-)的迁移时间最终掌控，确定的是，为LPA中的阳离子分离提供的较慢的迁移时间将有助于更好的分辨Na⁺峰和Mg²⁺峰。

由于上述原因，选择利用AA/His/18-冠-6醚BGE的抑制EOF系统(涂覆LPA的毛细管)以评估系统的分析性能。

4.性能

4.1环境样品的顺序注入分析

使用上述条件作为开始点，以便使用具有50mM AA、10mM His和2.5mM 18-冠-6醚的BGE在涂覆LPA的毛细管中完全分辨所有的离子，毛细管长度针对阳离子分离延长至55cm(35cm有效长度)并且针对阴离子分离延长至50cm(28cm有效长度)。为了改进真实样本的分析性能，两个内部标准(IS)用于允许对发生于电动注入的众所周知的样本基体偏压的校正。为阳离子分离而选择的IS为Li⁺(5ppm)，例如Li₂CO₃，优点是CO₃ ^2-离子将在pH 4.2处质子化，并且在离子分离中不会看到。乙磺酸(C₃H₈SO₃ ^-)(10ppm)被选作阴离子IS。在图5(a)中给出标准分离的代表电泳图。

这些相同的分离条件为各种环境样本提供了非常好的分离，所述各种环境样本包括河流和湖泊样本(未示出)、自来水(图6中所示)以及从生产的各个阶段获取的锌处理工厂水，图5(b)中示出其中之一。在三分钟的总分离时间内，图5(c)示出对23种阴离子和阳离子的同时分离，这指示系统的应用范围的潜力超过本文中所讨论的那些。

在表2中给出迁移时间和峰区域再现性数据并且迁移时间和峰区域再现性数据基于对标准分析物溶液(n＝10)的连续进行六小时的101次连续分离中每第10次运行的分析。根据标准分析物溶液(对于大多数分析物≈0.5ppm)的稀释10倍的样本的注入来计算LOD，并且在噪声率为3的信号处计算LOD。对于大多数分析物，LOD在0.01mgL^-1和0.05mgL^-1之间。这些值明显优于通过间接吸收检测获得的值0.1mgL^-1至1.7mgL^-1，并且稍微优于使用利用C⁴D检测的CE系统获得的值0.04mgL^-1至0.08mgL^-1。

表2

4.2耦接流动注入的自主分析

使用图1(b)中所述的系统设置，在实验室中实施了两天对自来水的在线分析。这包括以每次运行3.5分钟(每小时大约17次运行)的900次连续运行，其中，样本从自来水的运行储液器送入四元泵，图6中示出在这段时间中每隔5小时的一个分离的结果。经由第二泵进液口线从储液器引出内部标准(200ppm MSA，100ppm Li⁺)。样本和IS以0.1mL/minIS：0.9mL/min样本的流动速率混合。这导致将样本稀释为10％，并且这为IS提供了浓度为5mg/mL的Li+和浓度为10mg/mL的MSA。样本/IS出液口线直接泵至样本注入端口。该实验在冬季期间进行了一周时间并且在星期六早晨0930am开始。从前一个周五的4pm至下一个周一的0800am的时间段，停止了对建筑的内部加热。在图6(a)中看出的迁移时间的显著变化是由于在实验期间的温度变化。迁移时间的这些变化在图6(b)所检察的时间段内似乎对如图6(b)所示的IS峰区域的变化(对于根据12个采样值计算的两个标准％RSD＜3％)具有可忽略的影响。这些结果指示：分析物峰区域中看出的变化是真实变化的结果，而不是由于系统误差引起。实际上，最后两个数据点示出Fe²⁺峰区域中百分比显著增大，这是由于在周一早晨重新开始工作，并且在整个建筑内人们开始使用水，增大了通过管道的Fe²⁺的浓度。并没有对该系统进行量化的严格检查。进一步考虑到对系统的绝热以及对自动数据处理软件的开发，这些结果指示了可以快捷地适于许多自主应用的稳定、可再现系统。

结论

在本示例中，示出了用于从单个注入点由CE同时分离阴离子和阳离子的新方法的有效性。虽然将单种BGE来分离阳离子和阴离子二者存在缺点，但是改变单独的毛细管壁涂层和检测器距离的能力简化了对阴离子和阳离子二者的分离的优化，比通过双反端注入CE进行的方法容易得多。该系统适于众多应用并且能够在3.5分钟的总分析时间内同时分离至少11种阴离子和12种阳离子。直接在线采样的能力使得该系统成为用于在实验室和延伸的自动检测应用二者中同时分析阳离子和阴离子的潜在有用的系统，如在实验室中对自来水样本在线分析了48小时所示的那样。与使用单种背景电解液关联的任何缺点可以在以下示例中克服。

示例2

在本示例中，微流体方法用于将个性化的分离化学物(背景电解液成分)传送至微通道中，用于同时分析样本中的分析物。除电动注入之外，开发了新方法，用于使用染料将单个样本以水动力方式注入两个分离通道，并且将该新方法应用于对无机阳离子的分析。所使用的技术涉及：(i)层流，为了同时综合分析而引入具有最佳选择性的柔性且单独的分离化学物；以及(ii)对芯片CE中的非偏压注入的水动力控制。

1.实验

在微流体通道中，低雷诺数决定层流状态。层流使得不同液体决非通过扩散在不混合的情况下相傍流动。

在图10中示出用于流实验的芯片设计。通道结构(15微米高)通过在1.5mm PMMA中使用PDMS控制进行热模压来制成，并且使用办公层压机用1.5mm厚的PMMA基板密封。通道S、通道B1和通道B2为450微米宽；通道B1-W和通道B2-W为50微米宽。使用标准厄普丘奇配件将具有螺纹面(tapped tread)的PMMA端口附接至储液器以实现流体连接。使用MilliGAT泵将样本和两种BGE即B1和B2泵入装置中，并且通过关闭W处的隔离阀将流引导至B1-W和B2-W。HV电极与厄普丘奇配件连接。

研发了用于通过用熔融金属合金填充微通道来集成用于电容耦接非接触电导检测(C4D，capacitively coupled contactless conductivitydetection)的电极的新方法。简言之，粘合之前，PMMA装置被加热至80℃。武德合金——一种低熔点合金——被设置在储液器之上并且使用真空吸入微通道中。允许芯片冷却至室温、固化该电极。检测电极连接至TraceDEC检测器的芯片头并且用于C4D。使用NI Labview来控制数据获取以及泵、阀和HV供给的控制。

2.结果和讨论

芯片设计包括分别用于S、B1和B2的三个进液口，每个进液口与milliGAT泵连接。当阀V打开时，在W处的流离开芯片。流进入50微米宽的通道B1-W和B2-W被其高水动阻力限制。当阀V关闭时，增大的压力将液体压入通道B1-W和B2-W，该现象使用BGE填充这些通道并且注入少量的样本。

为了研究新的注入协议，将食品染料用于可见BGE 1(B1，黄色)；样本(S，红色)和BGE 2(B2，蓝色)。当将B1和B2泵入芯片时，关闭隔离阀，分别使B1和B2被压入通道B1-W和通道B2-W。然后，仅从S将样本引导进芯片中，并且少量样本在迅速闭合阀V(泵B1和泵B2被关闭)期间进入两个分离通道中。在重新打开V并且重新开始流B1和B2之后，样本填料仍分别被捕获在通道B1-W和通道B2-W中。通过视觉观察红色样本填料部分，这是很明显的，其中，在分离通道中的一个分离通道中，在红色样本填料部分之前和之后的是黄色BGE，并且在分离通道中的第二分离通道中，在另一红色样本填料部分之前和之后的蓝色BGE。打开HV电源启动朝向B1-W和B2-W的初始分离。

通过上述技术准备的熔融金属电极用作C4D检测电极并且金属针用作与外部检测电子设备连接。通过在具有LED的电路中连接电极来确认该电极的连续。

图10中描绘的设计被修改成将分离通道延长至90毫米。基板的尺寸(5×7.5cm)保持不变，并且将分离通道弯曲成适合这些尺寸。用于C4D的集成电极被设置成距注入点70毫米。因为电极通道与分离通道一起以光刻的方式限定，所以不需要另外准直。图11(a)示出在水动力注入之后对5ppm的铵、钠和锂的分离的电泳图。为了示出流动控制系统的通用性，还应用于电动检测。在这些条件下，如上所述，通道B1-W和通道B2-W填充有BGE。样本仅从S(泵B1和泵B2关闭)引导至芯片，并且将电势施加至电极B1-W和B2-W以将较小样本区域注入分离通道。图11(b)给出在导流芯片中在电动注入之后获得的电泳图谱。电动注入之后获得的分离效率和分辨率稍微高于水动力注入之后所获的分离效率和分辨率。更重要地，在水动力注入和电动力注入期间的灵敏度高于在具有在标准交叉装置中使用挤压注入的相同检测器几何结构的装置中所实现的灵敏度。

该示例示出用于对个性化分离化学物同时进行综合电泳分析的使用层流的导流微芯片的效率。流体控制使得新的方法能够将少量的样本填充(60微米长)以水动力的方式注入两个分离通道中，消除电泳偏压。熔融金属电极用于在电动力注入实现较高的分辨率和效率的情况下使用新的导流装置在水动力注入或电动力注入之后进行电导检测。

要理解，如果在本文中提及任何现有技术，这样的提及不构成承认本公开在澳大利亚或任何其他国家形成现有技术中的公知常识的一部分。

在随附权利要求以及本发明的前述描述中，除非由于表述语言或必要暗示而另有所指之外，所使用的词语“包括(comprise)”或变体例如“comprises”或“comprising”为包含性的，即，规定所述特征的存在，但并不排除本发明的各种实施例中的另外的特征的存在或添加。

Claims

1.一种使用电泳技术通过两个或更多个分离通道同时分离和检测样本中的分析物的方法，所述方法包括：通过与两个分离通道流体连通的单个样本注入端口将所述样本注入至包括所述两个或更多个分离通道的电泳系统中，在所述分离通道中的每个分离通道中分离分析物，以及检测在所述分离通道中的每个分离通道中分离的分析物。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述分析物包括阴离子和阳离子。

3.根据权利要求2所述的方法，其中，在所述分离通道中的每个分离通道中分离分析物的步骤以及检测在所述分离通道中的每个分离通道中分离的分析物的步骤包括：在两个分离通道中的第一分离通道中分离所述阳离子，并且在两个分离通道中的第二分离通道中分离所述阴离子，以及检测在所述第一分离通道中的所述阳离子，并且检测在所述第二分离通道中的所述阴离子。

4.根据权利1至3中任一项所述的方法，其中，在所述两个分离通道中同时进行对分析物的所述分离之前，以水动力的方式将所述样本装载至所述两个分离通道中。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其中，在样本注入的一分钟内检测所述分析物。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，包括：

-提供电泳系统，所述电泳系统包括：

·注入系统，所述注入系统包括单个样本注入端口；

·流体通道，所述流体通道在一端具有流体通道进液口并且在相反端具有流体通道出液口，其中，所述流体通道进液口与所述样本注入端口流体连通，并且其中，在所述流体通道进液口与所述流体通道出液口之间设置有接口区域；

·第一分离通道，所述第一分离通道具有设置在所述流体通道的所述接口区域中的入口以及在相反端处的第一分离通道出液口；

·第二分离通道，所述第二分离通道具有设置在所述流体通道的所述接口区域中的入口以及在相反端处的第二分离通道出液口；

·设置在所述流体通道中的接地电极；

·第一带电电极，所述第一带电电极被设置成向所述第一分离通道施加电势；

·第一检测器，所述第一检测器被设置成检测经过所述第一分离通道的检测区域的分析物；

·第二带电电极，所述第二带电电极被设置成向所述第二分离通道施加电势；以及

·第二检测器，所述第二检测器被设置成检测经过所述第二分离通道的检测区域的分析物；

-通过将背景电解液引导至所述流体通道的接口区域中并且以水动力的方式将所述背景电解液压入所述第一分离通道和所述第二分离通道中来给所述两个分离通道填充所述背景电解液；

-通过经由所述单个样本注入端口注入所述样本以使所述样本进入所述流体通道的接口区域中来将所述样本装载至所述流体通道的接口区域中；

-将所述样本装载至所述两个分离通道中；

-引导所述背景电解液通过所述流体通道并且进入所述流体通道的接口区域中；

-向所述两个分离通道施加电压电势，以在所述第一分离通道中进行对所述分析物的分离并且同时在所述第二分离通道中进行对所述样本中的分析物的分离；以及

-通过所述第一检测器和所述第二检测器检测所分离的分析物的存在。

7.根据权利要求6所述的方法，其中，所述分析物包括阴离子和阳离子，所述第一带电电极为带正电电极，所述第二带电电极为带负电电极，所述第一检测器检测阴离子，并且所述第二检测器检测阳离子。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的方法，其中，当在所述第一分离通道和所述第二分离通道中分离分析物期间，引导两种不同的背景电解液通过所述分离通道中的每个分离通道。

9.一种使用电泳技术同时分离和检测样本中的阴离子和阳离子的方法，所述方法包括：通过与两个分离通道流体连通的单个样本注入端口将所述样本注入至包括两个分离通道的电泳系统中，在所述两个分离通道中的第一分离通道中分离所述阳离子，并且在所述两个分离通道中的第二通道中分离所述阴离子，以及检测在所述分离通道中的每个分离通道中分离的阳离子和阴离子。

10.根据权利要求9所述的方法，其中，向所述分离通道中的第一分离通道施加正电势，并且向所述分离通道中的第二分离通道施加负电势，其中，在所述两个分离通道的入口之间的接口区域中设置接地电极。

11.根据权利要求9至10中任一项所述的方法，其中，所述接地电极位于所述两个分离通道的入口之间的接口区域中。

12.根据权利要求11所述的方法，其中，所述接地电极呈圆柱形。

13.根据权利要求9所述的方法，其中，所述电泳系统包括流体通道，所述流体通道在一端具有流体通道进液口并且在相反端具有流体通道出液口，其中，所述流体通道进液口与所述样本注入端口流体连通，并且其中，在所述流体通道进液口与所述流体通道出液口之间设置有接口区域，使得所述两个分离通道的进液口位于所述流体通道的接口区域中，并且其中，接地电极从所述流体通道的出液口端沿轴向延伸并且延伸至所述流体通道的接口区域中。

14.根据权利要求11至13中任一项所述的方法，其中，所述分离通道的进液口被设置成距所述接地电极相等的距离。

15.根据权利要求14所述的方法，其中，所述第一分离通道的进液口与所述第二分离通道的进液口之间的分离距离在50微米与500微米之间。

16.根据权利要求14或15所述的方法，其中，所述分离距离在所述分离通道的内径的1倍与20倍之间。

17.根据权利要求9至16中任一项所述的方法，其中，在不多于10秒的时间段内将所述样本引导至所述分离通道中。

18.根据权利要求9至16中任一项所述的方法，其中，在不多于5秒的时间段内将所述样本引导至所述分离通道中。

19.根据权利要求9至18中任一项所述的方法，其中，检测所述阳离子和所述阴离子，并且在样本注入的一分钟内产生结果。

20.根据权利要求9至19中任一项所述的方法，其中，能够检测浓度低至1ppb的至少一种阴离子物质和至少一种阳离子物质。

21.根据权利要求9至20中任一项所述的方法，包括检测从包括氯化物、硫酸盐、硫氰酸盐、氟化物、磷酸盐、碳酸盐、硝酸盐、高氯酸盐、叠氮化物、氯酸盐和CH₃SO₃ ^-离子的组选择的阴离子，同时检测从包括钙、钾、钠、NH₄ ⁺和镁的组选择的阳离子。

22.根据权利要求9至21中任一项所述的方法，其中，当在相应的所述分离通道中同时进行对阳离子和阴离子的分离之前，以水动力的方式将所述样本装载至所述两个分离通道中。

23.根据权利要求22所述的方法，其中，水动力装载通过控制与流体通道关联的阀的打开和关闭来实现，所述流体通道具有：与所述样本注入端口关联的进液口、设置在所述分离通道的入口处的接口区域以及所述接口区域下游的出液口。

24.根据权利要求23所述的方法，其中，对样本的所述水动力装载包括以下步骤：

-通过关闭所述流体通道出液口阀从而以水动力的方式将背景电解液压入所述第一分离通道和所述第二分离通道中来填充所述分离通道；

-在所述流体通道出液口打开的情况下，将样本装载至所述流体通道的接口区域中；

-关闭所述流体通道出液口，并且通过所述样本注入端口注入所述样本，从而以水动力的方式将所述样本压入所述两个分离通道中，从而将所述样本装载至所述分离通道中；

-在所述流体通道出液口打开的情况下，引导所述背景电解液通过所述流体通道并且进入所述流体通道的接口区域中；以及

-在所述背景电解液流经所述流体通道期间，向所述分离通道施加电势，以进行对所述分析物的分离。

25.根据权利要求9至21中任一项所述的方法，其中，当在相应的所述分离通道中同时进行对阳离子和阴离子的分离之前，以电动力的方式将所述样本装载至所述两个分离通道中。

26.根据权利要求24所述的方法，其中，以电动力的方式装载所述样本包括向所述两个分离通道施加0.2kV至5kV之间的电压电势0.2秒至3秒，其中，向所述第一分离通道施加负电压，并且向所述第二分离通道施加正电压。

27.根据权利要求9至26中任一项所述的方法，其中，所述方法包括以下步骤：

-提供电泳系统，所述电泳系统包括：

·注入系统，所述注入系统包括单个样本注入端口；

·第一分离通道，所述第一分离通道具有设置在所述流体通道的接口区域中的入口以及在相反端处的第一分离通道出液口；

·第二分离通道，所述第二分离通道具有设置在所述流体通道的接口区域中的入口以及在相反端处的第二分离通道出液口；

·设置在所述流体通道中的接地电极；

·带正电电极，所述带正电电极被设置成向所述第一分离通道施加电势；

·第一检测器，所述第一检测器被设置成检测经过所述第一分离通道的检测区域的阴离子；

·带负电电极，所述带负电电极被设置成向所述第二分离通道施加电势；以及

·第二检测器，所述第二检测器被设置成检测经过所述第二分离通道的检测区域的阳离子；

-通过经由所述单个样本注入端口注入所述样本以使所述样本进入所述流体通道的接口区域来将所述样本装载至所述流体通道的接口区域中；

-将所述样本装载至所述两个分离通道中；

-向所述两个分离通道施加电压电势，以在所述第一分离通道中进行对所述样本中存在的所述阴离子的分离并且同时在所述第二分离通道中进行对所述样本中存在的所述阳离子的分离；以及

-通过所述第一检测器检测所分离的阴离子的存在，并且通过所述第二检测器检测所分离的阳离子的存在。

28.根据权利要求9至27中任一项所述的方法，其中，当在一个分离通道中分离阳离子并且在第二分离通道中分离阴离子期间，引导两种不同的背景电解液通过所述分离通道中的每个分离通道。

29.一种用于同时分离和检测样本中的分析物的电泳系统，所述系统包括：

·注入系统，所述注入系统包括单个样本注入端口；

·背景电解液储液器，所述背景电解液储液器用于存储背景电解液，与所述注入系统流体连通，以使得所述背景电解液能够流经所述流体通道；

·设置在所述流体通道中的接地电极；

·控制器，所述控制器用于控制：所述注入系统、使背景电解液流经所述流体通道、以及向所述电极施加电压。

30.根据权利要求29所述的系统，其中，所述分析物包括阴离子和阳离子，所述第一带电电极为带正电电极，所述第二带电电极为带负电电极，所述第一检测器检测阴离子，并且所述第二检测器检测阳离子。

31.一种用于同时分离和检测样本中的阴离子和阳离子的电泳系统，所述系统包括：

·注入系统，所述注入系统包括单个样本注入端口；

·背景电解液储液器，所述背景电解液储液器，用于存储背景电解液，与所述注入系统流体连通，以使得所述背景电解液能够流经所述流体通道；

·设置在所述流体通道中的接地电极；

·带负电电极，所述带负电电极被设置成向所述第二分离通道施加电势；

·第二检测器，所述第二检测器被设置成检测经过所述第二分离通道的检测区域的阳离子；以及

32.根据权利要求29至31中任一项所述的系统，其中，所述接地电极位于所述两个分离通道的入口之间的所述接口区域中。

33.根据权利要求29至32中任一项所述的系统，其中，所述接地电极呈圆柱形。

34.根据权利要求29至33中任一项所述的系统，其中，所述接地电极从所述流体通道的出液口端沿轴向延伸并且延伸至所述流体通道的接口区域中。

35.根据权利要求29至34中任一项所述的系统，其中，所述分离通道的进液口被设置成距所述接地电极相等的距离。

36.根据权利要求35所述的系统，其中，所述第一分离通道的进液口与所述第二分离通道的进液口之间的分离距离在50微米与500微米之间。

37.根据权利要求35或36所述的系统，其中，所述分离距离在所述分离通道的内径的1倍和20倍之间。

38.根据权利要求29至37中任一项所述的系统，还包括与流体通道关联以控制所述流体通道的打开和关闭的阀。

39.根据权利要求29至38中任一项所述的系统，其中，所述控制系统包括用于显示检测结果的显示器。

40.根据权利要求29至39中任一项所述的系统，其中，所述控制系统使得每小时能够完成至少10个样本分析。

41.根据权利要求29至40中任一项所述的系统，其中：

-所述背景电解液储液器包括第一背景电解液储液器和第二背景电解液储液器，相应的注入端口被设置成使得通过相应的注入端口注入的背景电解液将会同时流经所述流体通道的部分，从而经过所述流体通道的接口区域的部分；

-所述第一分离通道的入口设置在所述接口区域的一部分中，来自所述第一背景电解液注入端口的背景电解液流将会流经所述接口区域的所述一部分；以及

-所述第二分离通道的入口设置在所述接口区域的一部分中，来自所述第二背景电解液注入端口的背景电解液流将会流经所述接口区域的所述一部分。

42.一种在存在两种或更多种不同的电解液的情况下使用电泳技术同时分离和检测样本中的分析物的方法，所述方法包括：提供电泳系统，所述电泳系统包括与两个或更多个分离通道流体连通的单个样本注入端口；给所述分离通道填充不同的背景电解液；通过所述单个样本注入端口注入所述样本并且使所述样本进入所述分离通道中的每个分离通道中；在不同的背景电解液成分流经所述分离通道中的每个分离通道期间，向所述分离通道中的每个分离通道施加电压电势，以在相应通道中进行对所述分析物的分离；以及检测所述样本中的分析物的存在。

43.根据权利要求42所述的方法，其中，所述电泳系统包括：

-流体通道，所述流体通道在一端具有流体通道进液口并且在相反端具有流体通道出液口，

-其中，所述流体通道进液口与所述样本注入端口、第一背景电解液注入端口和第二背景电解液注入端口流体连通，并且

-其中，在所述流体通道进液口与所述流体通道出液口之间设置有所述流体通道的接口区域，其中，所述两个相应的分离通道的进液口在所述接口区域的部分中打开，

-其中，所述方法包括：分别通过所述第一背景电解液端口和第二背景电解液端口注入所述不同的背景电解液，以使所述不同的背景电解液同时流经所述流体通道的接口区域的所述部分。

44.根据权利要求43所述的方法，其中，接地电极位于所述流体通道的接口区域中。

45.根据权利要求44所述的方法，其中，所述接地电极从所述流体通道的出液口端沿轴向延伸并且延伸至所述流体通道的接口区域中。

46.根据权利要求44或45所述的方法，其中，所述分离通道的进液口被设置成距所述接地电极相等的距离。

47.根据权利要求43至46中任一项所述的方法，其中，所述第一分离通道的进液口与所述第二分离通道的进液口之间的分离距离在50微米与500微米之间。

48.根据权利要求47所述的方法，其中，所述分离距离在所述分离通道的内径的1倍与20倍之间。

49.根据权利要求42至48中任一项所述的方法，其中，在不多于10秒的时间段内将所述样本引导至所述分离通道中。

50.根据权利要求42至48中任一项所述的方法，其中，在不多于5秒的时间段内将所述样本引导至所述分离通道中。

51.根据权利要求42至50中任一项所述的方法，其中，检测所述阳离子和所述阴离子，并且在样本注入的一分钟内产生结果。

52.根据权利要求42至51中任一项所述的方法，其中，能够检测浓度低至1ppb的至少一种阴离子物质和至少一种阳离子物质。

53.根据权利要求42至52中任一项所述的方法，包括检测从包括氯化物、硫酸盐、硫氰酸盐、氟化物、磷酸盐、碳酸盐、硝酸盐、高氯酸盐、叠氮化物、氯酸盐和CH₃SO₃离子的组选择的阴离子，同时检测从包括钙、钾、钠、NH₄ ⁺和镁的组选择的阳离子。

54.根据权利要求42所述的方法，其中，在相应的分离通道中同时进行对所述样本的分离之前，通过控制与流体通道关联的阀的打开和关闭，以水动力的方式将所述样本装载至所述两个分离通道中，所述流体通道具有与所述样本注入端口关联的进液口、设置在所述分离通道的入口处的接口区域、以及所述接口区域的下游的出液口。

55.根据权利要求43至53中任一项所述的方法，其中，在相应的分离通道中同时进行对所述分析物的分离之前，以水动力的方式将所述样本装载至所述两个分离通道中。

56.根据权利要求55所述的方法，其中，对样本的水动力装载包括以下步骤：

-通过关闭所述流体通道出液口阀并且以水动力的方式将来自所述第一背景电解液注入端口和所述第二背景电解液注入端口的背景电解液压入所述第一分离通道和所述第二分离通道中来填充所述两个分离通道；

-在流体通道出液口打开的情况下，将样本装载至所述流体通道的接口区域中；

-关闭所述流体通道出液口，并且通过所述样本注入端口注入所述样本，从而以水动力的方式将所述样本压入所述两个分离通道中，由此将所述样本装载至所述分离通道中；

-在所述流体通道出液口打开的情况下，引导不同的背景电解液通过所述流体通道并且进入所述流体通道的接口区域的部分中；以及

-在所述不同的背景电解液流经所述流体通道的所述接口区域的部分期间，向所述分离通道施加电压电势，以进行对所述分析物的分离。

57.根据权利要求43至53中任一项所述的方法，其中，在相应的分离通道中同时进行对阳离子和阴离子的分离之前，以电动力的方式将所述样本装载至所述两个分离通道中。

58.根据权利要求57所述的方法，其中，以电动力的方式装载所述样本包括向所述两个分离通道施加0.2kV至5kV之间的电压电势0.2秒至3秒。

59.根据权利要求42至58中任一项所述的方法，其中，所述分离通道的宽度在10微米和100微米之间。

60.根据权利要求42至59中任一项所述的方法，其中，所述分离通道的深度在10微米和100微米之间。

61.根据权利要求42至60中任一项所述的方法，其中，所述分离通道的截面为矩形或半圆形。

62.根据权利要求42至61中任一项所述的方法，其中，所述分析物为阴离子和阳离子，并且在所述两个分离通道中的第一分离通道中分离所述阳离子，并且在所述两个分离通道中的第二分离通道中分离所述阴离子。

63.一种使用电泳技术通过两个或更多个分离通道同时分离和检测样本中的分析物的方法，包括：

-提供电泳系统，所述电泳系统包括：

·注入系统，所述注入系统包括单个样本注入端口、第一背景电解液注入端口和第二背景电解液注入端口；

·流体通道，所述流体通道在一端具有流体通道进液口并且在相反端具有流体通道出液口，其中，所述流体通道进液口与所述样本注入端口流体连通，其中，在所述流体通道进液口与所述流体通道出液口之间设置有接口区域；并且其中，设置所述第一背景电解液注入端口和所述第二背景电解液注入端口，使得通过相应的端口注入的背景电解液将会同时流经所述流体通道的部分并且经过所述流体通道的接口区域的部分；

·第一分离通道，所述第一分离通道在一端具有入口并且在另一端具有出液口，所述第一分离通道的入口设置在所述流体通道的接口区域的一部分中，来自所述第一背景电解液注入端口的背景电解液流将会流经所述流体通道的接口区域的所述一部分；

·第二分离通道，所述第二分离通道在一端具有入口并且在另一端具有出液口，所述第二分离通道的入口设置在所述流体通道的接口区域的一部分中，来自所述第二背景电解液注入端口的背景电解液流将会流经所述流体通道的接口区域的所述一部分；

·设置在所述流体通道中的接地电极；

·被设置成向所述第一分离通道施加电势的带电电极；

·被设置成向所述第二分离通道施加电势的带电电极；

-通过将背景电解液从所述第一背景电解液注入端口和所述第二背景电解液注入端口同时引导至所述流体通道的接口区域的相应部分中、以及以水动力的方式将来自所述第一背景电解液端口的背景电解液压入所述第一分离通道中并且将来自所述第二背景电解液端口的背景电解液压入所述第二分离通道中，来给所述两个分离通道填充背景电解液；

-将所述样本装载至所述两个分离通道中；

-同时引导来自所述第一背景电解液注入端口和第二背景电解液注入端口的背景电解液通过所述流体通道并且进入所述流体通道的接口区域的相应部分中；

-向所述两个分离通道施加电压电势，以在所述第一分离通道中进行对分析物的分离并且同时在所述第二分离通道中进行对分析物的分离；以及

64.根据权利要求63所述的方法，其中，所述接地电极从所述流体通道的出液口端沿轴向延伸并且延伸至所述流体通道的接口区域中。

65.根据权利要求63或64所述的方法，其中，所述分离通道的进液口被设置成距所述接地电极相等的距离。

66.根据权利要求63至65中任一项所述的方法，其中，所述第一分离通道的进液口与所述第二分离通道的进液口之间的分离距离在50微米与500微米之间。

67.根据权利要求66所述的方法，其中，所述分离距离在所述分离通道的内径的1倍与20倍之间。

68.根据权利要求63至67中任一项所述的方法，其中，在不多于10秒的时间段内将所述样本引导至所述分离通道中。

69.根据权利要求63至67中任一项所述的方法，其中，在不多于5秒的时间段内将所述样本引导至所述分离通道中。

70.根据权利要求63至69中任一项所述的方法，其中，所述分析物包括阴离子和阳离子，所述第一带电电极为正带电电极，所述第二带电电极为负带电电极，所述第一检测器检测阴离子，并且所述第二检测器检测阳离子。

71.根据权利要求70所述的方法，其中，检测所述阳离子和所述阴离子，并且在样本注入的一分钟内产生结果。

72.根据权利要求70至71中任一项所述的方法，其中，能够检测浓度低至1ppb的至少一种阴离子物质和至少一种阳离子物质。

73.根据权利要求63至72中任一项所述的方法，其中，将所述样本装载至所述分离通道包括以水动力的方式将所述样本装载至所述分离通道中。

74.根据权利要求73所述的方法，其中，以水动力的方式装载所述样本包括以下步骤：

-在所述流体通道出液口打开的情况下，将样本装载至所述流体通道的接口区域中；以及

-关闭所述流体通道出液口，并且通过所述样本注入端口注入所述样本，从而以水动力的方式将所述样本压入所述两个分离通道中，由此将所述样本装载至所述分离通道中。

75.根据权利要求63至72中任一项所述的方法中，其中，当在相应的分离通道中同时进行对阳离子和阴离子的分离之前，以电动力的方式将所述样本装载至所述两个分离通道中。

76.根据权利要求75所述的方法，其中，以电动力的方式装载所述样本包括向所述两个分离通道施加0.2kV至5kV之间的电压电势0.2秒至3秒。

77.根据权利要求63至76中任一项所述的方法，其中，所述分离通道的宽度在10微米与100微米之间。

78.根据权利要求63至77中任一项所述的方法，其中，所述分离通道的深度在10微米与100微米之间。

79.根据权利要求63至78中任一项所述的方法，其中，所述分离通道的截面为矩形或半圆形。

80.一种用于同时分析和检测样本中的分析物的电泳系统，所述系统包括：

·用于存储第一背景电解液的第一背景电解液储液器和用于存储第二背景电解液的第二背景电解液储液器；

·流体通道，所述流体通道在一端具有流体通道进液口并且在相反端具有流体通道出液口，其中，所述流体通道进液口与所述样本注入端口流体连通，其中，在所述流体通道进液口与所述流体通道出液口之间设置有所述流体通道的接口区域；并且其中，设置所述第一背景电解液注入端口和所述第二背景电解液注入端口，使得通过相应的端口同时注入的背景电解液能够同时流经所述流体通道的部分并且经过所述流体通道的接口区域的部分；

·设置在所述流体通道中的接地电极；

·第二带电电极，所述第二带电电极被设置成向所述第二分离通道施加电势；

·第二检测器，所述第二检测器被设置成检测经过所述第二分离通道的检测区域的分析物；以及

·控制器，所述控制器用于控制：所述注入系统、使第一背景电解液流和第二背景电解液经所述流体通道，以及向所述电极施加电压。

81.根据权利要求80所述的系统，其中，所述接地电极位于所述两个分离通道的入口之间的所述接口区域中。

82.根据权利要求80至81中任一项所述的系统，其中，所述接地电极呈圆柱形。

83.根据权利要求80至82中任一项所述的系统，其中，所述接地电极从所述流体通道的出液口端沿轴向延伸并且延伸至所述流体通道的接口区域中。

84.根据权利要求80至83中任一项所述的系统，其中，所述分离通道的进液口被设置成距所述接地电极相等的距离。

85.根据权利要求84所述的系统，其中，所述第一分离通道的进液口与所述第二分离通道的进液口之间的分离距离在50微米与500微米之间。

86.根据权利要求84或85所述的系统，其中，所述分离距离在所述分离通道的内径的1倍与20倍之间。

87.根据权利要求80至86中任一项所述的系统，还包括与流体通道关联以用于控制所述流体通道的打开和关闭的阀。

88.根据权利要求80至87中任一项所述的系统，其中，所述控制系统包括用于显示检测结果的显示器。

89.根据权利要求80至88中任一项所述的系统，其中，所述控制系统使得每小时能够完成至少10个样本分析。

90.根据权利要求80至89中任一项所述的系统，其中，所述分离通道的宽度在10微米与100微米之间。

91.根据权利要求80至90中任一项所述的系统，其中，所述分离通道的深度在10微米与100微米之间。

92.根据权利要求80至91中任一项所述的系统，其中，主流体通道的宽度在50微米与500微米之间。

93.根据权利要求80至92中任一项所述的系统，其中，主流体通道的深度在10微米与100微米之间。

94.根据权利要求80至93中任一项所述的系统，其中，所述分离通道的截面为矩形或半圆形。

95.根据权利要求94所述的系统，其中，所述分离通道的截面为矩形，并且所述分离通道的深度与所述主分离通道的深度相同。

96.根据权利要求95所述的系统，其中，所述分离通道的宽度小于所述主流体通道的宽度的30％。

97.根据权利要求80至96中任一项所述的系统，其中，所述第一带电电极为带正电电极，并且所述第二带电电极为带负电电极。