CN108604527B - 毛细管电泳喷墨分配 - Google Patents

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Abstract

公开了将毛细管电泳管的一端定位在喷墨打印头或其它微流体泵的内部锥形喷嘴区域内的装置、系统及其使用方法。毛细管电泳管可以延伸穿过微流体泵的入口并且留下用于鞘液进入泵并与从毛细管电泳管洗脱的分离出的分析物混合的空间。少量的混合的鞘液和分析物然后可以连续地或作为分散的液滴经喷嘴喷射在移动的表面处。表面上的相对位置可以表示分配的分析物的分隔距离。

Description

毛细管电泳喷墨分配
相关申请的交叉引用
本申请要求2016年2月1日提交的美国临时申请No.62/289,691的权益，该临时申请出于各种目的整体并入本文。
关于在联邦政府资助的研究和开发下完成的本发明的权利声明
本发明是在美国国立卫生研究院和国家普通医学研究所授予的1R43GM112289-01下利用政府资助完成的。政府对本发明拥有一定权利。
技术领域
本发明涉及毛细管电泳分配设备和方法。
背景技术
蛋白质印迹法(Western印迹)是一种普遍存在的分析技术，用于识别和量化复杂混合物中的特定蛋白质。在该技术中，使用凝胶电泳基于诸如三元结构、分子量、等电点、多肽长度或电荷的特性来分离凝胶中的蛋白质。一旦分离，蛋白质然后从凝胶转移到非特异性地结合蛋白质的膜，该膜通常由硝酸纤维素、尼龙或聚偏二氟乙烯(PVDF)制成。进行这种转移的常用方法是电印迹，其中使用电流将蛋白质从凝胶中拉入膜中。然后用专用于蛋白质被靶向的探针对膜进行染色，从而允许检测这些蛋白质的位置和量。
毛细管电泳提供了与Western印迹法和其它生物技术程序相关的凝胶电泳分离的替代方案。在毛细管电泳中，诸如蛋白质的材料与凝胶电泳中一样以电动方式分离，但需要的体积小得多。该技术中使用的毛细管的典型特征是直径小于1毫米，并且在某些情况下结合在微流体或纳米流体装置中。
本领域存在改进和推进Western印迹技术以及其它膜分析方法如Northern印迹法和Southern印迹法的需求。这些方法涉及的众多步骤使得它们相对耗时，劳动强度大，并且容易出错或变化性。
发明内容
一般而言，本文提供了用于分配已经通过毛细管电泳分离的小的、可控量的材料的装置和方法。将毛细管电泳管定位成使得该管的靠近管出口的部分位于微流体泵室内。毛细管电泳管的出口位于与微流体泵室流体连接的微流体喷嘴内。微流体泵和微流体喷嘴保持经连接到泵入口的鞘流动管/鞘流管进入泵的鞘液。脉冲泵元件机械地连接到微流体泵并与脉冲泵致动器电连接，使得泵元件响应于来自泵致动器的电信号的膨胀和/或收缩引起泵室的至少一部分变形。该变形使得一些鞘液经微流体喷嘴的喷嘴出口从微流体室排出。
当分离出的材料离开毛细管电泳管时，它与位于毛细管出口附近的鞘液混合。当鞘液经微流体喷嘴出口排出时，其夹带所述分离出的材料，从而产生以离散液滴、半连续流或连续流的形式分配的混合物。在从毛细管电泳管中洗脱后，通过减小分离出的材料在微流体喷嘴中暴露的混合体积，可以维持所分配的分离出的材料的分辨率。一种减小该体积的方法是使微流体喷嘴和毛细管电泳管中的一者或两者在它们各自的出口附近逐渐变细。另一种方法是减小毛细管电泳管出口与微流体喷嘴出口之间的距离。另一种方法是将毛细管电泳管在微流体喷嘴内定向成使得出口基本上指向微流体喷嘴出口的方向。
一种提供的设备包括毛细管电泳管，其具有毛细管入口、毛细管出口和在毛细管出口附近的毛细管纵向轴线。在一些实施例中，分离缓冲液位于毛细管电泳管内。在一些实施例中，毛细管电泳管至少部分地填充有筛分基质/筛分介质。第一电极靠近毛细管入口并与毛细管入口流体连接，第二电极靠近毛细管出口并与毛细管出口流体连接。该设备还包括微流体泵室，该微流体泵室具有内部区域和泵入口，其中微流体泵室连接到脉冲泵元件。该设备还包括微流体喷嘴，该微流体喷嘴具有喷嘴出口、在喷嘴出口附近的锥形内部区域以及在喷嘴出口附近的喷嘴纵向轴线。微流体喷嘴与微流体泵室流体连接，其中毛细管电泳管的毛细管出口位于微流体喷嘴的锥形内部区域内。
在一些实施例中，毛细管出口终止于距喷嘴出口约5μm与约500μm之间的距离处。在一些实施例中，喷嘴出口的直径在约5μm与约200μm之间。
在一些实施例中，毛细管电泳管穿过微流体泵室的泵入口延伸到微流体喷嘴的锥形内部区域。在一些实施例中，毛细管电泳管的毛细管纵向轴线平行于微流体喷嘴的纵向轴线。在一些实施例中，毛细管电泳管的毛细管纵向轴线延伸穿过微流体喷嘴的喷嘴出口。在一些实施例中，毛细管电泳管的毛细管纵向轴线与微流体喷嘴的喷嘴纵向轴线共轴。
在一些实施例中，毛细管电泳管还包括在毛细管出口附近的毛细管电泳管锥形区域。在一些实施例中，该装置还包括间隔件，该间隔件构造成在毛细管电泳管锥形区域与微流体喷嘴的锥形内部区域之间形成空隙空间。在一些实施例中，间隔件与毛细管电泳管一体地形成。在一些实施例中，间隔件与微流体喷嘴一体地形成。
在一些实施例中，该设备还包括围绕微流体泵室和脉冲泵元件的非导电聚合物外壳。在一些实施例中，该设备还包括围绕微流体泵室和脉冲泵元件的金属外壳。在一些实施例中，第二电极与金属外壳连接。
在一些实施例中，该设备还包括与泵入口连接的鞘流管。在一些实施例中，鞘流管与鞘流储器流体连接。在一些实施例中，第二电极位于鞘流储器内。
在一些实施例中，该设备还包括位于毛细管电泳管内的分析物和位于微流体泵室内的鞘液。
在一些实施例中，脉冲泵元件包括压电材料或热电阻材料。
还提供一种设备，其包括毛细管电泳管，该毛细管电泳管具有毛细管入口、毛细管出口和在毛细管出口附近的毛细管纵向轴线。在一些实施例中，分离缓冲液位于毛细管电泳管内。在一些实施例中，毛细管电泳管至少部分地填充有筛分基质。第一电极靠近毛细管入口并与毛细管入口流体连接，第二电极靠近毛细管出口并与毛细管出口流体连接。该设备还包括微流体泵室，该微流体泵室具有内部区域和泵入口，其中微流体泵室连接到脉冲泵元件。该设备还包括微流体喷嘴，该微流体喷嘴具有喷嘴出口和在喷嘴出口附近的喷嘴纵向轴线。微流体喷嘴与微流体泵室流体连接，其中毛细管电泳管的毛细管出口靠近喷嘴出口地就位于微流体喷嘴的内部区域内。
在一些实施例中，毛细管出口终止于距喷嘴出口约5μm与约500μm之间的距离处。在一些实施例中，喷嘴出口的直径在约5μm与约200μm之间。
在一些实施例中，毛细管电泳管的毛细管纵向轴线平行于微流体喷嘴的纵向轴线。在一些实施例中，毛细管电泳管的毛细管纵向轴线延伸穿过微流体喷嘴的喷嘴出口。在一些实施例中，毛细管电泳管的毛细管纵向轴线与微流体喷嘴的喷嘴纵向轴线共轴。
在一些实施例中，该设备还包括包围微流体泵室和脉冲泵元件的非导电聚合物外壳。在一些实施例中，该设备还包括围绕微流体泵室和脉冲泵元件的金属外壳。在一些实施例中，第二电极与金属外壳连接。
在一些实施例中，该设备还包括与泵入口连接的鞘流管。在一些实施例中，鞘流管与鞘流储器流体连接。在一些实施例中，第二电极位于鞘流储器内。
在一些实施例中，该设备还包括位于毛细管电泳管内的分析物和位于微流体泵室内的鞘液。
在一些实施例中，脉冲泵元件包括压电材料或热电阻材料。
还提供了一种用于从毛细管电泳管分配分析物的方法。该方法包括通过毛细管电泳管施加电压电位，所述毛细管电泳管具有毛细管出口和在毛细管出口附近的毛细管纵向轴线。在一些实施例中，分离缓冲液位于毛细管电泳管内。在一些实施例中，毛细管电泳管至少部分地填充有筛分基质。该方法进一步包括脉冲地泵送鞘液通过与微流体喷嘴流体连接的微流体泵室。微流体喷嘴具有喷嘴出口、在喷嘴出口附近的锥形内部区域以及在喷嘴出口附近的喷嘴纵向轴线。毛细管电泳管的毛细管出口位于微流体喷嘴的锥形内部区域内。该方法还包括将分离出的分析物与鞘液混合，其中分离出的分析物经毛细管出口离开毛细管电泳管。分离出的分析物和鞘液的混合基本上完全位于微流体喷嘴的锥形内部区域内。该方法进一步包括经微流体喷嘴的喷嘴出口分配分离出的分析物和鞘液的混合物。
在一些实施例中，该方法进一步包括控制与微流体泵室流体连接的鞘液储器中的鞘液的压力。在一些实施例中，该方法进一步包括控制与毛细管出口流体连接的毛细管电泳溶液储器中的毛细管电泳溶液的压力。
在一些实施例中，该方法进一步包括使毛细管电泳溶液流动经过毛细管电泳管并从毛细管出口流出，其中所述流动在施加电压电位之后执行。
在一些实施例中，毛细管电泳管的毛细管纵向轴线平行于微流体喷嘴的纵向轴线。在一些实施例中，毛细管电泳管的毛细管纵向轴线延伸穿过微流体喷嘴的喷嘴出口。在一些实施例中，毛细管电泳管的毛细管纵向轴线与微流体喷嘴的喷嘴纵向轴线共轴。
在一些实施例中，将混合物从喷嘴出口分配出来形成了一个或多个液滴。在一些实施例中，将混合物从喷嘴出口分配出来形成了料流。
在一些实施例中，分配步骤进一步包括使分配的混合物与表面接触。在一些实施例中，该表面包括疏水材料。在一些实施例中，该表面包括亲水材料。在一些实施例中，该表面是印迹膜。在一些实施例中，该方法进一步包括控制该表面相对于微流体喷嘴的位置。
附图说明
图1示出了毛细管电泳分配设备的一个实施例。
图2示出了根据毛细管电泳分配设备的一个实施例的系统。
图3是分配设备的微流体喷嘴的锥形内部区域的放大图，示出了其中毛细管电泳管的毛细管纵向轴线平行于微流体喷嘴的喷嘴纵向轴线的实施例。
图4是分配设备的微流体喷嘴的锥形内部区域的放大图，示出了其中毛细管电泳管的毛细管纵向轴线与微流体喷嘴的喷嘴纵向轴线共轴的实施例。
图5是分配设备的微流体喷嘴的锥形内部区域的放大图，示出了其中毛细管电泳管的毛细管纵向轴线延伸穿过微流体喷嘴的喷嘴出口的实施例。
图6是分配设备的微流体喷嘴的锥形内部区域的放大图，示出了其中毛细管电泳管的毛细管出口位于微流体喷嘴的锥形内部区域内的实施例。
图7是示出了使用同心地位于压电喷墨分配器内的毛细管分配的成功液滴的频闪图像。
图8是分配设备的微流体喷嘴的锥形内部区域的放大图，示出了其中毛细管电泳管的毛细管出口位于微流体喷嘴的锥形内部区域内并且毛细管电泳管包括在毛细管出口附近的毛细管锥形区域的实施例。
图9是示出了使用同心地位于压电喷墨分配器内的锥形毛细管分配的成功液滴的频闪图像。
图10是使用标准和锥形毛细管的毛细管喷墨分配器的预测输出信号的曲线图。
图11是通过100滴/秒分配到以5、2、1和0.5mm/秒移动的硝酸纤维素膜上而形成的一式三份迹线的图像。
图12是通过将滴剂分配到硝酸纤维素膜、玻璃膜上的硝酸纤维素和ZETA-GRIPTM疏水膜上而产生的一式三份迹线的图像。
图13是针对所分配的多种不同体积的滴剂计算出的斑点/光斑/点直径与基底接触角度的关系图。
图14示出了毛细管电泳分配系统的一个实施例，其具有用于将材料分配到与支承面连接的膜表面上的四个分配单元阵列。
图15是根据一个实施例的方法的流程图。
具体实施方式
本发明的实施例包括用于分配从毛细管电泳管输出的材料的装置和方法。发明人已经组装了用于分配装置的新构型，该构型可以用于以高分辨率输送从分离通道洗脱的材料。
一些实施例的技术优点是能够将分离的分子以高空间分辨率印迹到固体支承物上。本文描述的装置和方法可以使用各种分配的液滴尺寸(例如，10皮升-10纳升)和频率(例如，0-10,000Hz)操作。在该过程中，分配很大程度上不会破坏或以其它方式损坏生物分子。
一些实施例的技术优点在于，与分配装置相关联的分离柱可以与材料被分配到其上的固体载体物理地隔离。由于该隔离，分配装置与固体载体之间不必有流体连接或电连接。结果，固体载体不必有电气特性并且可以包括绝缘、导电和/或不导电材料。
图1示出了一个实施例。在装置100中示出了具有毛细管入口102和毛细管出口103的毛细管电泳管101。毛细管电泳管的内部空间104可以充填有分离缓冲液105。第一电极106靠近毛细管入口102并与其流体连接。第二电极107连接到与毛细管出口103流体连接的导电材料108。
“流体连接”是指提供流动物质(当存在时)在元件之间的转移的两个或更多元件之间的机械或物理连接。流动物质可以是例如气体或液体材料、混合物、溶液、分散液或悬浮液。流动物质不需要存在流体连接。在一些方面中，具有流体连接的设备可以在不带流动物质或流体的情况下被提供至使用者，并且流体然后可以由使用者单独地提供到或引入设备中。
还提供了一种具有泵入口110的微流体泵室109。微流体泵室109连接到与泵致动器112电连接的脉冲泵元件111。微流体泵室109还与具有喷嘴出口114的微流体喷嘴113流体连接。
在一些实施例中，并且如图1所示，微流体喷嘴还包括靠近喷嘴出口的锥形内部区域115。在一些实施例中，并且如图1所示，毛细管电泳管101的毛细管出口103位于微流体喷嘴的锥形内部区域115内。
在一些实施例中，与第二电极107连接的导电材料108是T形配件。在一些实施例中，第二电极107改为连接到包围微流体泵室109和脉冲泵元件111的导电外壳116。
外壳和/或T形配件可以包含金属，例如银、铜、金、铝、钼、锌、锂、黄铜、镍、铁、钨、钯、铂、锡或青铜。在一些实施例中，第二电极107自身靠近毛细管出口103并与其流体连接。
在一些实施例中，包围微流体泵室109和脉冲泵元件111的外壳116可以是不导电的、惰性的或电绝缘的材料。在一些实施例中，外壳可以是不导电、惰性或电绝缘的聚合物材料。在一些实施例中，外壳可以是使用不导电、惰性或电绝缘的涂层进行了处理的。
还设置了与微流体泵室109的泵入口110流体连接的鞘流动管/鞘流管117。鞘液可以经鞘流管117和泵入口110行进到微流体泵室109和微流体喷嘴113中。通过该鞘流管供给的鞘液可以替换已经通过微流体喷嘴出口离开微流体泵的鞘液。鞘流管和泵入口的连接可以通过T形配件118来实现。
微流体泵可以包含围绕毛细管电泳管的出口部分的鞘液。在一些实施例中，鞘液包含一种或多种含水液体、一种或多种有机液体、或这些液体的混合物。泵可以起到加压鞘液的作用，从而使其通过连接的微流体喷嘴的喷嘴出口离开泵。当鞘液离开微流体喷嘴出口时，鞘液可以夹带从毛细管电泳管输出的材料。
离开微流体喷嘴的液体可以完全由鞘液组成。离开微流体喷嘴的液体可以完全由从毛细管电泳管输出的材料组成。从毛细管电泳管输出的材料可以包含毛细管电泳管溶液、缓冲液、筛分基质/筛分介质、样品或一种或多种分析物中的一者或多者。在一些实施例中，离开微流体喷嘴的液体包含鞘液与从毛细管电泳管输出的材料的混合物，其中混合物中包含的鞘液的百分比为约0％、约5％、约10％、约15％、约20％、约25％、约30％、约35％、约40％、约45％、约50％、约55％、约60％、约65％、约70％、约75％、约80％、约85％、约90％、约95％或约100％。
当可选地存在时，毛细管电泳管的筛分基质可以包含纳米颗粒、珠粒、大分子、胶体晶体、凝胶、聚合物溶液或一种或多种其它介质。适用于筛分基质的凝胶的示例包括含有丙烯酰胺或琼脂糖的凝胶。筛分凝胶可以包括例如十二烷基硫酸钠(SDS)、聚乙烯吡咯烷酮(PVP)、聚环氧乙烷(PEO)、聚乳酸(PLA)、聚乙二醇(PEG)、聚二甲基丙烯酰胺(PDMA)、丙烯酰胺、聚丙烯酰胺、甲基纤维素、羟丙基甲基纤维素(HPMC)、羟丙基纤维素(HPC)、羟乙基纤维素(HEC)、琼脂糖凝胶或葡聚糖中的一者或多者。
基于蛋白质和DNA大小的分离技术通常依赖于凝胶或聚合物溶液来分辨生物分子群。这些凝胶和聚合物溶液产生随机筛分介质，生物分子通过该筛分介质迁移，从而在分子通过介质时按尺寸分离分子。可以改变常规分离介质的组成和孔隙率以在介质内产生具有不同平均尺寸的孔。筛分基质可以含有基本上不均匀或基本上均匀的孔径分类。
当可选地存在时，筛分基质可以包含形成胶体晶体的二氧化硅纳米粒子，从而基于二氧化硅胶体尺寸的单分散性和胶体的结晶来提供具有基本单分散孔径的分离介质。包含二氧化硅纳米粒子的分离介质的使用在2015年10月1日公布的美国专利申请公开号No.2015/0279648A1中进一步论述，该申请出于各种目的通过引用整体并入本文。
毛细管电泳管可以由例如塑料或熔融二氧化硅形成。在一些实施例中，毛细管入口和毛细管出口的直径在约5μm与约500μm的范围内。毛细管入口和毛细管出口的直径可以例如在约5μm与约80μm之间、在约10μm与约125μm之间、约15μm与约200μm之间、约20μm与约300μm之间、或约30μm与约500μm之间的范围内。毛细管入口和毛细管出口的直径可以在约20μm与约60μm之间、约25μm与约70μm之间、约30μm与约85μm之间、约35μm与约100μm之间或约40μm与约125μm之间。在一些实施例中，毛细管入口和毛细管出口的直径是约50μm。在一些实施例中，毛细管入口和毛细管出口的直径是约1μm、5μm、10μm、20μm、30μm、40μm、50μm、60μm、70μm、80μm、90μm、100μm、110μm、120μm、130μm、140μm、150μm、160μm、170μm、180μm、190μm、200μm、210μm、220μm、230μm、240μm、250μm、260μm、270μm、280μm、290μm、300μm、310μm、320μm、330μm、340μm、350μm、360μm、370μm、380μm、390μm、400μm、410μm、420μm、430μm、440μm、450μm、460μm、470μm、480μm、490μm、500μm、600μm、700μm、800μm、900μm或1000μm。
第一和第二电极可以由任何导电或半导电材料形成。例如，在一些实施例中，一个或两个电极包含金属。在一些实施例中，金属是金或铂。例如，一个或两个电极可以是铂或可以是镀铂的。一个或两个电极可以是基本上圆柱形的形状，与在电线中一样。一个或两个电极的形状也可以是基本上扁平的，以增加它们的表面积。除了第一和第二电极之外，该设备还可以包括其它电极。附加电极可以具有与第一和第二电极的组成或构型相同或不同的组成或构型。在一些实施例中，与设备电连接的多个电极可以在操作设备时被独立地、同时地或以不同的组合控制。
第一电极处的电压可以保持在与第二电极处的电压不同的电压。在称为电泳的技术中，电压的差异可以使毛细管电泳管中的分析物彼此分离。电泳是通过电场悬浮在流体中的粒子的诱导运动，或者如本领域中已知的那样。带正电粒子(阳离子)的电泳通常称为阳离子电泳，而带负电粒子(阴离子)的电泳通常称为阴离子电泳。
毛细管电泳管内的分析物或其它物质的运动可以仅通过电泳进行。还可以有通过毛细管电泳管的大量流体流动，其有助于分析物或其它材料的运动。在一些实施例中，毛细管电泳管内的分析物或其它材料仅通过管内的大量流体流动的作用移动。
在某些方面中，本发明的电泳系统和方法根据分析物的pI拆分或分离分析物。等电点(pI)是特定分子不携带净电荷的pH。用于拆分或分离的其它合适的技术包括但不限于电泳、等电聚焦、离子交换色谱法、阳离子交换色谱法和疏水相互作用色谱法。还可以使用亲和色谱法进行拆分，其中分离是由一种或多种分析物在分离床中与诸如抗体、凝集素和适体的结合部分的相互作用产生的。
在一些实施例中，在随后通过大量流体流动使分析物在管内移动之前，通过等电聚焦在毛细管内分离一种或多种分析物。应理解的是，分离的分析物或材料可以是毛细管内所有分析物或材料的一部分。毛细管电泳管、可选的筛分基质和相关的分离过程可以在分配分析物或材料之前对它们进行分层。在一些实施例中，在一种或多种分析物随后通过等电聚焦在管内分离之前，通过大量流体流动来使它们在毛细管内移动。在一个提供的方法实施例中，等电聚焦步骤用于分离管内的一种或多种分析物，大量流体流动步骤用于使所述一种或多种分析物移动到分配装置中，并且分配步骤用于将所述一种或多种分析物分配到一表面上。
微流体泵室的至少一部分包括可变形表面。该可变形表面可以连接到脉冲泵元件。可变形表面可以构造成膨胀或收缩，或两者兼备。可变形表面的移动改变泵内部区域的容积。随着泵内部区域的容积减小，泵内部区域中包含的液体可以通过微流体喷嘴的喷嘴出口分配。
脉冲泵元件可以包含压电材料。在一些实施例中，脉冲泵元件包含压电晶体。在一些实施例中，脉冲泵元件包含锆钛酸铅。脉冲泵元件可以包含热电阻材料。脉冲泵元件可以与脉冲泵致动器电连接。在一些实施例中，脉冲泵致动器可以将信号传输到脉冲泵元件，从而使其膨胀，收缩，或膨胀和收缩。脉冲泵元件的膨胀可以使微流体泵室的一部分变形，并且可以导致液体通过微流体喷嘴的喷嘴出口分配。
毛细管电泳管的一部分可以位于泵入口内。在一些实施例中，毛细管电泳管穿过微流体泵室，其中电泳管的一部分穿过微流体泵室的泵入口延伸到微流体喷嘴的锥形内部区域。
喷嘴出口可以具有能够允许形成被分配流体的液滴的任何形状。喷嘴出口可以具有圆形或卵形形状。喷嘴出口可以具有三角形、矩形或其它多边形形状。喷嘴出口形状可以具有两个或更多个对称轴线。喷嘴出口的直径或长轴可以大于、等于或小于毛细管出口的直径。在一些实施例中，喷嘴出口的直径在约5μm与约200μm的范围内。喷嘴出口的直径可以在约5μm与约500μm之间的范围内。喷嘴出口的直径例如可以在约5μm与约80μm之间、约10μm与约125μm之间、约15μm与约200μm之间、约20μm与约300μm之间或约30μm与约500μm之间的范围内。喷嘴出口的直径可以在约20μm与约60μm之间、约25μm与约70μm之间、约30μm与约85μm之间、约35μm与约100μm之间或约40μm与约125μm之间。在一些实施例中，喷嘴出口的直径为约50μm。在一些实施例中，喷嘴出口的直径为约1μm、5μm、10μm、20μm、30μm、40μm、50μm、60μm、70μm、80μm、90μm、100μm、110μm、120μm、130μm、140μm、150μm、160μm、170μm、180μm、190μm、200μm、210μm、220μm、230μm、240μm、250μm、260μm、270μm、280μm、290μm、300μm、310μm、320μm、330μm、340μm、350μm、360μm、370μm、380μm、390μm、400μm、410μm、420μm、430μm、440μm、450μm、460μm、470μm、480μm、490μm、500μm、600μm、700μm、800μm、900μm或1000μm。
微流体喷嘴的内部区域的至少一部分是锥形的，使得喷嘴内部区域在喷嘴出口附近处的横截面积小于喷嘴内部区域在微流体泵腔附近处的横截面积。在一些实施例中，微流体喷嘴的整个内部区域是锥形的。在一些实施例中，仅喷嘴内部区域的靠近喷嘴出口的部分是锥形的。锥形可以使得喷嘴内部区域的横截面积沿喷嘴的纵向轴线线性减小。锥形可以使得喷嘴内部区域的横截面积沿喷嘴的纵向轴线非线性地减小。微流体喷嘴的外表面也可以是锥形的。
图2示出了一个实施例。示出了保持毛细管电泳溶液202的毛细管电泳溶液储器201。毛细管电泳溶液202可以包含一种或多种溶解的分析物203。毛细管电泳溶液202经由毛细管电泳管207与分配设备206流体连接。
还示出了保持鞘液205的鞘液储器204。鞘液205经由鞘流管208与分配设备206流体连接。
分配设备可以如图1的装置100中那样构成，以分配可以包含毛细管电泳溶液202与鞘液205的混合物的液滴209。第一电极210与毛细管电泳溶液202流体连接。第二电极211与鞘液205流体连接。在一些实施例中，并且如图2所示，该系统还包括与毛细管电泳溶液202流体连接的第一压力指示器212和与鞘液205流体连接的第二压力指示器213。
毛细管电泳溶液储器201和/或鞘液储器204中的一者或两者可以构造成维持它们各自的内含物处于与外部压力不同的压力下。这样，可以对毛细管电泳管207内的毛细管电泳溶液202维持压力梯度。类似地，可以对鞘流管208内的鞘液205维持压力梯度。
该系统还可以包括用于控制毛细管电泳溶液202和/或鞘液205各自的储器201和204内的毛细管电泳溶液202和/或鞘液205的压力的一个或多个装置。在一些实施例中，毛细管电泳溶液储器201和/或鞘液储器204的表面的至少一部分是可变形的，使得储器的压缩或松开分别增大或降低保持在其内的液体的压力。在一些实施例中，毛细管电泳溶液202和/或鞘液205被保持在它们各自的储器201和204的第一子室内。在一些实施例中，并且如图2所示，一个或多个活塞214和215在第一子室上施加机械压力，以控制保持在其内的液体的压力。在一些实施例中，毛细管电泳溶液储器201和/或鞘液储器204还包括邻近第一子室的第二子室。在一些实施例中，控制这些第二子室内的流体的体积在第一子室上施加液压压力，以控制保持在其内的液体的压力。毛细管电泳溶液202和/或鞘液205的压力的控制还可以包括利用压力指示器212和213测量它们各自的储器201和204内的毛细管电泳溶液202和/或鞘液205的相应压力。
图3示出了毛细管电泳管301的一部分的取向，其中毛细管出口302位于微流体喷嘴304的锥形内部区域303内。毛细管纵向轴线305是毛细管电泳管301的在毛细管出口302附近的部分的纵向轴线。喷嘴纵向轴线306是锥形内部区域303的在喷嘴出口307附近的部分的纵向轴线。在一些实施例中，并且如图3所示，毛细管纵向轴线305平行于喷嘴纵向轴线306。
图4示出了毛细管电泳管401的一部分的取向，其中毛细管出口402位于微流体喷嘴404的锥形内部区域403内。毛细管纵向轴线405是毛细管电泳管401的在毛细管出口402附近的部分的纵向轴线。喷嘴纵向轴线406是锥形内部区域403的在喷嘴出口407附近的部分的纵向轴线。在一些实施例中，并且如图4所示，毛细管纵向轴线405与喷嘴纵向轴线406共轴。
图5示出了毛细管电泳管501的一部分的取向，其中毛细管出口502位于微流体喷嘴504的锥形内部区域503内。毛细管纵向轴线505是毛细管电泳管501的在毛细管出口502附近的部分的纵向轴线。在一些实施例中，并且如图5所示，毛细管纵向轴线505延伸穿过微流体喷嘴504的喷嘴出口507。
随着分离的材料经毛细管出口离开毛细管电泳管，材料暴露于鞘液并在以混合物形式经喷嘴出口分配之前与它混合。用于该混合的有效体积部分由材料离开毛细管电泳管的流动方向决定。如果毛细管出口背离或垂直于喷嘴出口，则有效混合体积将增加，因为洗脱的材料可以沿与分配方向相反的方向流动。这将稀释鞘液中的洗脱材料并增加在不同时间从毛细管电泳管洗脱的材料可能存在于通过喷嘴出口分配的相同混合物中的可能性。在任何一种情况下，结果都是分配的分离出的材料的浓度和/或分辨率的不希望的降低。
图3、4和5中所示实施例的技术优点在于，离开毛细管电泳管的大量流体材料流将沿基本上朝向喷嘴出口的方向行进。这具有减少与鞘液的有效混合体积和提高分配的分离出的材料的浓度和/或分辨率的效果。
微流体喷嘴内的材料移动部分地由鞘液流的有无、方向和大小、从毛细管电泳管输出的大量流体流以及毛细管电泳管和微流体喷嘴内的电场决定。在一些实施例中，大量流体流的贡献大于电场的贡献，并且因此微流体喷嘴内的材料的移动在基本上朝向喷嘴出口的方向上。
在一些实施例中，毛细管电泳管的在微流体泵室内部和/或外部的部分与毛细管电泳管的靠近毛细管出口的部分共轴。在一些实施例中，毛细管电泳管的在微流体泵室内部和/或外部的部分与毛细管电泳管的靠近毛细管出口的部分不共轴。
在一些实施例中，毛细管出口终止于距喷嘴出口约5μm与约500μm之间的范围内。毛细管出口可以终止于距喷嘴出口约5μm与约80μm之间、约10μm与约125μm之间、约15μm与约200μm之间、约20μm与约300μm之间或约30μm与约500μm之间的范围内。毛细管出口可以终止于距喷嘴出口约20μm与约60μm之间、约25μm与约70μm之间、约30μm与约85μm之间、约35μm与约100μm之间或约40μm与约125μm之间的范围内。在一些实施例中，毛细管出口终止于距喷嘴出口约50μm处。
毛细管电泳管的靠近毛细管出口的部分可以是锥形的，使得毛细管电泳管在毛细管出口附近处的横截面积小于毛细管电泳管在微流体泵室附近处的横截面积。锥形可以使得毛细管电泳管的横截面积沿毛细管纵向轴线线性减小。锥形可以使得毛细管电泳管的横截面积沿毛细管纵向轴线非线性减小。
图6示出了毛细管电泳管出口区域的构型。毛细管电泳管601的具有毛细管出口602的那部分终止于微流体喷嘴604的锥形内部区域603内。
图7是示出了使用如图6所示同心地位于压电喷墨分配器内的毛细管分配的成功液滴的频闪图像。
图8示出了毛细管电泳管出口区域的构型。毛细管电泳管701的具有毛细管出口702的部分终止于微流体喷嘴704的锥形内部区域703内。毛细管电泳管701包括毛细管电泳管锥形区域705和间隔件706，该间隔件构造成在毛细管电泳管锥形区域705与微流体喷嘴704的锥形内部区域703之间产生空隙空间707。如图6和8所示，毛细管电泳管锥形区域的使用允许毛细管出口602/702更靠近喷嘴出口608/708定位。
图9是示出了使用如图8所示同心地位于压电喷墨分配器内的锥形毛细管分配的成功液滴的频闪图像。图8和9中所示的锥形毛细管可以比图6和7的钝端标准毛细管明显更靠近分配器的出口，这可以实现更好的分离分辨率。这种提高的分辨率保持可以归因于分离柱和喷射孔之间发生分析物的混合体积的显著减小。
随着分离的材料经毛细管出口离开毛细管电泳管，材料暴露于鞘液并在以混合物形式经喷嘴出口分配之前与它混合。该混合的有效体积部分地由毛细管出口与喷嘴出口之间的距离决定。如果毛细管出口位于距喷嘴出口更远的距离处，则有效混合体积将增大。这将稀释鞘液中的洗脱材料并增加在不同时间从毛细管电泳管洗脱的材料可能存在于通过喷嘴出口分配的相同混合物中的可能性。在任何一种情况下，结果都是分配的被分离材料的浓度和/或分辨率的不希望的降低。
图8和9中所示实施例的技术优点在于离开毛细管电泳管的材料将沿着从毛细管出口到喷嘴出口的较短路径行进。这具有减少与鞘液的有效混合体积和提高分配的被分离材料的浓度和/或分辨率的效果。
图10是使用锥形和标准毛细管的毛细管喷墨分配器的预测输出信号的曲线图。该曲线图中的数据趋势是使用COMSOL(Burlington，MA)的软件从有限元分析中生成的。使用如图6-9所示的几何形状和具有标准偏差为0.1秒的高斯分布的分析物输入来进行这些分析的模拟。该曲线图的趋势显示与使用锥形毛细管1001相对于标准毛细管1002的分配相关联的更清晰的分辨率。
可以使用间隔件来将毛细管电泳管定位在微流体喷嘴内。间隔件可以在毛细管电泳管锥形区域与微流体喷嘴的内部锥形区域之间产生空隙空间。所产生的空隙空间可以允许鞘液从微流体泵室流到微流体喷嘴的靠近毛细管出口和喷嘴出口的区域。在一些实施例中，该间隔件是毛细管电泳管的元件，亦即与毛细管电泳管一体地形成。在一些实施例中，该间隔件是微流体喷嘴的元件，亦即与微流体喷嘴一体地形成。“一体地形成”指的是两个或更多个部件或元件作为单件一起形成或制造而不是分开形成并随后结合或组装。在一些实施例中，间隔件为垫圈。在一些实施例中，间隔件为圆锥形垫圈、弯曲圆盘形弹簧垫圈或开口垫圈。
毛细管电泳管可以用于分离在管内移动的一种或多种分析物。“分析物”包括感兴趣的物质，例如生物分子。生物分子是通常在生物系统中发现的类型的分子，无论这种分子是天然存在的还是系统的某种外部干扰(例如，疾病、中毒、基因操作等)的结果，以及合成的类似物和其衍生物。生物分子的非限制性示例包括氨基酸(天然存在的或合成的)、肽、多肽、糖基化和未糖基化的蛋白质(例如，多克隆和单克隆抗体、受体、干扰素、酶等)、核苷、核苷酸、寡核苷酸(例如，DNA、RNA、PNA寡核苷酸)、多核苷酸(例如，DNA、cDNA、RNA等)、碳水化合物、激素、半抗原、类固醇、毒素等。生物分子可以从天然来源分离，或者它们可以是合成的。分析物可以是例如酶或其它蛋白质。分析物可以是肽或多肽。分析物可以是抗体或抗体片段。分析物可以是核酸分子。分析物可以包括脱氧核糖核酸(DNA)或核糖核酸(RNA)。分析物可以是多核苷酸或其它聚合物。
因此，分析物可以是例如蛋白质、核酸、碳水化合物、脂质或任何其它类型的分子。在一些实施例中，分析物是以其天然状态存在于毛细管电泳管中的蛋白质。在一些实施例中，分析物是已与十二烷基硫酸钠、脱氧胆酸钠、壬基苯氧基聚乙氧基乙醇、TRITON X-100TM或其它离子去污剂或裂解缓冲液混合以使其部分或完全变性的蛋白质。
可以通过第一和第二电极之间的毛细管电泳管施加电压电位。施加电压的功率可以提供具有大约1V/cm至2000V/cm的电压的电场。在一些实施例中，电压为约1V/cm、10V/cm、20V/cm、30V/cm、40V/cm、50V/cm、60V/cm、70V/cm、80V/cm、90V/cm、100V/cm、150V/cm、200V/cm、250V/cm、300V/cm、350V/cm、400V/cm、450V/cm、500V/cm、550V/cm、600V/cm，650V/cm、700V/cm、750V/cm、800V/cm、850V/cm、900V/cm、950V/cm、1000V/cm、1050V/cm、1100V/cm、1150V/cm、1200V/cm、1250V/cm、1300V/cm、1350V/cm、1400V/cm、1450V/cm、1500V/cm、1550V/cm、1600V/cm、1650V/cm、1700V/cm、1750V/cm、1800V/cm、1850V/cm、1900V/cm、1950V/cm或2000V/cm。根据具体的分离方法，也可以使用更高的电压。
分配可以产生离开喷嘴出口的连续、半连续或不连续流的形成。分配可以产生离开喷嘴出口的液滴的形成。液滴可以具有在约10皮升至约10纳升的范围内的体积。液滴的频率可以在0至约10,000Hz的范围内。
术语“液滴”是指小体积的液体，通常具有球形形状，由不混溶的流体如乳液的连续相或载液包封。在一些实施例中，液滴的体积和/或液滴的平均体积例如小于约1微升(或在约1微升与1纳升之间或约1微升与1皮升之间)，小于约1纳升(或在约1纳升与1皮升之间)，或小于约1皮升(或在约1皮升至1毫微微升之间)，等等。在一些实施例中，液滴的直径(或平均直径)小于约1000μm、100μm或10μm，或约1000μm至10μm，等等。液滴可以是球形或非球形。液滴可以是简单的液滴或复合液滴，即，其中至少一个液滴包封至少一个其它液滴的液滴。
液滴可以是单分散的，亦即具有至少大致均匀的尺寸，或者可以是多分散的，亦即具有多种不同的尺寸。如果是单分散的，则液滴的例如体积可以变化，其标准偏差小于平均液滴体积的约±100％、50％、20％、10％、5％、2％或1％。
液滴或流一旦被分配便可以与表面接触。在一些实施例中，该表面包含电绝缘材料。在一些实施例中，该表面包含导电材料。在一些实施例中，喷嘴出口接触该表面。在一些实施例中，喷嘴出口不接触该表面。在一些实施例中，该表面位于距喷嘴出口约0.1mm、0.2mm、0.3mm、0.4mm、0.5mm、0.6mm、0.7mm、0.8mm、0.9mm、1mm、2mm、3mm、4mm、5mm、6mm、7mm、8mm、9mm、10mm、20mm、30mm、40mm、50mm、60mm、70mm、80mm、90mm或100mm处。该表面可以垂直于喷嘴纵向轴线定位。该表面可以与喷嘴纵向轴线成锐角定位。
图11是通过100滴/秒分配到以5、2、1和0.5mm/秒移动的硝酸纤维素膜上而形成的一式三份迹线的图像。分配的液滴包括易于可视化的SAv-800CW染料。所示的每组一式三份迹线证明了可以使用所提供的装置和方法实现的分配的均匀性和一致性。此外，四个不同的一式三份组之间的线厚度和染料强度的差异显示出控制分配量的能力。
在一些实施例中，该表面包含亲水材料。在一些实施例中，该表面包含疏水材料。在一些实施例中，表面的疏水性程度影响一旦与表面接触的液滴的表面积。一般而言，对于含水液滴，随着表面的疏水性增加，液滴与表面的接触角度将减小。这种减小的接触角度可以允许表面上相邻液滴之间的距离减小，同时仍然防止液滴聚结或以其它方式彼此结合。以这种方式，疏水表面材料的使用可以使更大浓度的不同液滴分配到表面上。而且，对于每个单独的液滴，被接触表面材料的每单位面积的分配材料的浓度将增加。在一些实施例中，这种增加的浓度可以导致用于诸如Western印迹的应用的更大信号强度。
在一些实施例中，表面材料被选择为使得分配到表面上的相邻液滴保持不同。这些实施例可以产生分配的图案，其保持毛细管电泳管和分配设备内的材料分离的分辨率。在一些实施例中，表面材料被选择为使得分配到表面上的相邻液滴聚结。通过在分配期间表面和/或分配设备中的一者或两者的移动，这些实施例可以产生分配图案，其是毛细管电泳管内的材料分离的连续或半连续线性、弯曲或半弯曲表示。
图12是通过将滴剂分配到三种不同表面材料上而产生的一式三份迹线的图像。左边的三条迹线示出了分配到硝酸纤维素膜上后的滴剂，中间的迹线示出了分配到玻璃膜上的硝酸纤维素膜上之后的滴剂，并且右边的迹线示出了分配到ZETA-GRIPTM疏水膜上之后的滴剂。在每组内，该一式三份之间的一致性再次证明了所提供的装置和方法的再现性。在比较分配到三种不同材料上的结果时，可以看出疏水膜提供最小的分配滴剂直径，并因此提供相对于背景的最高信号强度。
图13是针对所分配的多种不同体积的滴剂计算出的斑点直径与基底接触角度的关系图。“接触角度”是指水平固体表面与当放置在该固体表面上时保持透镜形状液滴的液体表面之间形成的角度。透镜形状和接触角度是液体和固体表面特性的特征。随着固体表面的疏水性增加，其水接触角度也将增加。该曲线图中的趋势表明，对于这些增加的水接触角度，分配的滴剂的平均直径将减小。另外，对于具有给定疏水性和接触角度的表面，还可以通过改变所分配的滴剂的体积来控制斑点直径，较小的液滴体积导致较小的斑点直径。
在一些实施例中，该表面是馏分/部分/组分收集装置的组成部分。在一些实施例中，该表面位于微孔板的孔内。微孔板可以包括多个孔的阵列。排列在微孔板上的孔的数量可以是例如6个、24个、96个、384个、1536个、3456个或9600个或更多。
在一些实施例中，该表面是印迹膜，其可用于进行Western免疫测定或其它膜分析方法，例如Northern印迹和Southern印迹。该方法可以进一步包括将检测试剂应用于这种印迹膜。检测试剂可以是抗体，例如一抗或二抗。
术语“抗体”包括由免疫球蛋白基因编码的多肽或其特异性结合并识别抗原的功能片段。免疫球蛋白基因包括κ、λ、α、γ、δ、ε和μ恒定区基因，以及无数免疫球蛋白可变区基因。轻链分类为κ或λ。重链分为γ、μ、α、δ或ε，其又分别定义免疫球蛋白类别IgG、IgM、IgA、IgD和IgE。术语抗体活性或抗体功能是指抗体与抗体靶标的特异性结合。
本领域技术人员应理解，一抗是指与目标分析物(例如，物质、抗原、组分)特异性结合的抗体或其片段。一抗可以进一步包含例如用于通过二抗或相关联的结合蛋白(例如绿色荧光蛋白(GFP)、生物素或链霉抗生物素蛋白/链酶亲和素(strepavidin))来识别的标签。
二抗是指与一抗特异性结合的抗体。二抗可以对一抗具有特异性(例如，对来自特定物种的一抗具有特异性)或者是一抗上的标签(例如，GFP、生物素或链酶亲和素)。二抗可以是双特异性的，例如，具有对一抗具有特异性的一个可变区，和对桥抗原具有特异性的第二可变区。
印迹膜可以包含例如硝酸纤维素、尼龙、聚偏二氟乙烯或这些材料中的一种或多种的组合。印迹膜还可以包含载体材料。载体材料可以是例如玻璃、塑料、金属、陶瓷或其它惰性表面。
所提供的方法还可以包括相对于分配装置的位置移动该表面的位置。所述移动可以包括在分配装置静止时改变该表面的位置。所述移动可以包括改变分配装置的位置并且表面是静止的。所述移动可以包括改变表面和分配装置两者的位置。所述移动可以包括改变该表面在一个方向上的位置并改变分配装置在正交方向上的位置。
使该表面相对于分配装置移动可以包括电动机的使用。分配装置也可以或替代地相对于该表面移动。分配装置的这种移动也可以包括电动机的使用。电动机可以是例如步进电动机、小型有刷直流(DC)电动机或无刷DC电动机。电动机可以是机器人设备的元件，其被编程或以其它方式配置成自动化和/或调节电动机的运转。
该方法可以利用计算设备，该计算设备被编程或以其它方式配置成自动化和/或调节本文提供的方法的一个或多个步骤。一些实施例在非暂时性存储介质中提供机器可执行代码，当由计算装置执行时，该机器可执行代码实现本文描述的任何方法。在一些实施例中，计算设备操作毛细管电泳溶液储器的压力、鞘液储器的压力、通过毛细管电泳管的液体的流量、通过鞘流管的液体的流量、脉冲泵致动器的活动、表面的移动和分配设备的移动中的一者或多者。
术语“自动化”是指由机器或计算机执行而没有直接人为控制的设备、动作或方法。在一些实施例中，本文描述的装置和方法以自动化方式操作。在一些实施例中，自动方法具有主观的起点和终点，因此该术语并不暗示操作的所有步骤都是自动执行的。
还提供了包括多个分配单元的装置。分配单元可以以线性阵列构成。分配单元可以以二维阵列构成。在一些实施例中，该装置包括1、2、4、8、12或更多个分配单元。一些或所有分配单元可以各自连接到同一鞘液供给源。一些或所有分配单元可以各自连接到不同的鞘液供给源。每个不同的鞘液供给源可以包括相同或不同的鞘液组分。一些或所有分配单元可以各自连接到同一毛细管电泳溶液储器。一些或所有分配单元可以各自连接到不同的毛细管电泳溶液储器。每个不同的毛细管电泳溶液储器可以包括相同或不同的毛细管电泳溶液组分。
图14示出了具有位于连接到载体表面804的分配混合物接收表面803上方的四个分配单元802的阵列801的系统。
本文提供的装置和方法可以用于以高分辨率分配分离出的材料。该装置和方法还可用于以高浓度和/或低体积分配材料。在一些实施例中，分配的材料不通过毛细管电泳柱分离，而是输出到靠近喷嘴出口的鞘液中以用于随后的分配。以这种方式，所述装置和方法可以用于以高浓度和/或低体积输送不连续的材料等分试样。等分试样可以是均匀的材料或者是在所提供的分配装置内至少部分组合的材料混合物。分配的材料可以包括例如抗体、封闭试剂或化学或生物过程的其它组分。所述装置和方法可以用于将材料输送到下游过程，例如分离过程、非分离过程如质谱，或微流体液滴化学过程。
图15是根据一个实施例的过程900的流程图。在操作901中，通过毛细管电泳管施加电压电位，该毛细管电泳管具有毛细管出口和在毛细管出口附近的毛细管纵向轴线。在操作902中，将鞘液脉冲地泵送通过微流体泵腔室，该微流体泵腔室与微流体喷嘴流体连接，该微流体喷嘴具有喷嘴出口、在喷嘴出口附近的锥形内部区域和在喷嘴出口附近的喷嘴纵向轴线，其中毛细管电泳管的毛细管出口位于微流体喷嘴的锥形内部区域内。在操作903中，将分离的分析物与鞘液混合，其中分离的分析物通过毛细管出口离开毛细管电泳管，并且分离的分析物和鞘液的混合基本上完全在微流体喷嘴的锥形内部区域内。在操作904中，经微流体喷嘴的喷嘴出口分配分离的分析物与鞘液的混合物。
还提供了结合了该装置的系统。系统可以包括例如电源和功率调节器，以控制到达第一和第二电极以及脉冲泵致动器的电流和/或电压。另外，可以包括用于调节液体的流动的压力源、用于搅拌或混合液体的机构以及加热或冷却单元。
术语“基本上”在本文中用于修饰值、特性或程度，并且表示在绝对值、特性或程度的70％范围内的范围。例如，基本上完全在一个区域内发生的操作可以在该区域内超过70％、超过75％、超过80％、超过85％、超过90％、超过95％、超过96％、超过97％、超过98％、或超过99％发生。类似地、基本上相同的两个方向可以超过70％、超过75％、超过80％、超过85％、超过90％、超过95％、超过96％、超过97％、超过98％或超过99％相同。
本文使用的术语“约”和“约等于”来修改数值并且表示该值周围的限定范围。如果“X”是该值，则“约X”或“约等于X”通常表示0.90X至1.10X的值。对“约X”的任何提及至少表示值X、0.90X、0.91X、0.92X、0.93X、0.94X、0.95X、0.96X、0.97X、0.98X、0.99X、1.01X、1.02X、1.03X、1.04X、1.05X、1.06X、1.07X、1.08X、1.09X和1.10X。因此，“约X”旨在公开例如“0.98X”。当“约”应用于数值范围的开头时，它适用于该范围的两端。因此，“约6至8.5”相当于“约6至约8.5”。当“约”应用于一组值的第一个值时，它应用于该组中的所有值。因此，“约7、9或11％”相当于“约7％、约9％或约11％”。
当在本文中参考元件或特性使用时，术语“第一”和“第二”仅仅是为了更清楚地区分这两个元件或特性，并且除非另有说明并不意在表示顺序。
尽管为了清楚理解的目的已经通过图示和示例的方式详细描述了前述发明，但是本领域技术人员将会理解，可以在所附权利要求的范围内实施某些变更和修改。此外，通过引用将本文提供的每篇参考文献整体并入，如同通过引用每篇参考文献单独引入一样。如果本申请与本文提供的参考文献之间存在冲突，则应以本申请为准。

Claims (55)

1.一种毛细管电泳分配设备，包括：
毛细管电泳管，其具有毛细管入口、毛细管出口和在所述毛细管出口附近的毛细管纵向轴线；
第一电极，其靠近所述毛细管入口并与所述毛细管入口流体连接；
微流体泵室，其具有内表面，所述微流体泵室的内表面构造成能通过脉冲泵元件变形，其中，所述毛细管电泳管延伸穿过所述微流体泵室；
微流体喷嘴，其具有喷嘴出口、在所述喷嘴出口附近的锥形内部区域和在所述喷嘴出口附近的喷嘴纵向轴线，所述微流体喷嘴与所述微流体泵室流体连接，其中所述毛细管电泳管的毛细管出口位于所述微流体喷嘴的锥形内部区域内；和
第二电极，其与所述毛细管出口流体连接。
2.根据权利要求1所述的设备，其中，所述毛细管电泳管至少部分地充填有分离缓冲液或筛分基质。
3.根据权利要求1所述的设备，其中，所述毛细管出口终止于距所述喷嘴出口5μm与500μm之间的距离处。
4.根据权利要求1所述的设备，其中，所述喷嘴出口的直径或长轴在5μm与200μm之间。
5.根据权利要求1所述的设备，其中，所述毛细管电泳管穿过所述微流体泵室延伸到所述微流体喷嘴的锥形内部区域。
6.根据权利要求1所述的设备，其中，所述毛细管电泳管的毛细管纵向轴线平行于所述微流体喷嘴的喷嘴纵向轴线。
7.根据权利要求1所述的设备，其中，所述毛细管电泳管的毛细管纵向轴线延伸穿过所述微流体喷嘴的喷嘴出口。
8.根据权利要求1所述的设备，其中，所述毛细管电泳管的毛细管纵向轴线与所述微流体喷嘴的喷嘴纵向轴线共轴。
9.根据权利要求1所述的设备，其中，所述毛细管电泳管还包括在所述毛细管出口附近的毛细管电泳管锥形区域。
10.根据权利要求9所述的设备，还包括间隔件，所述间隔件构造成在所述毛细管电泳管锥形区域与所述微流体喷嘴的锥形内部区域之间形成空隙空间。
11.根据权利要求10所述的设备，其中，所述间隔件与所述毛细管电泳管一体地形成。
12.根据权利要求10所述的设备，其中，所述间隔件与所述微流体喷嘴一体地形成。
13.根据权利要求1所述的设备，还包括：
非导电聚合物外壳，其包围所述微流体泵室和所述脉冲泵元件。
14.根据权利要求1所述的设备，还包括：
金属外壳，其包围所述微流体泵室和所述脉冲泵元件，其中所述第二电极与所述金属外壳连接。
15.根据权利要求1所述的设备，还包括：
与所述微流体泵室连接的鞘流管，其中所述鞘流管与鞘液储器流体连接。
16.根据权利要求15所述的设备，其中，所述第二电极位于所述鞘液储器内。
17.根据权利要求1所述的设备，其中，所述毛细管电泳管与毛细管电泳溶液储器流体连接。
18.根据权利要求17所述的设备，其中，所述第一电极位于所述毛细管电泳溶液储器内。
19.根据权利要求1所述的设备，还包括：
位于所述毛细管电泳管内的分析物；或
位于所述微流体泵室内的鞘液。
20.根据权利要求1所述的设备，其中，所述脉冲泵元件包括压电材料或热电阻材料。
21.根据权利要求1所述的设备，还包括：
与所述毛细管电泳管流体连接的一个或多个附加电极。
22.一种毛细管电泳分配设备，包括：
毛细管电泳管，其具有毛细管入口、毛细管出口和在所述毛细管出口附近的毛细管纵向轴线；
第一电极，其靠近所述毛细管入口并与所述毛细管入口流体连接；
微流体泵室，其具有内表面，所述微流体泵室的内表面构造成能通过脉冲泵元件变形，其中，所述毛细管电泳管延伸穿过所述微流体泵室；
微流体喷嘴，其具有喷嘴出口和在所述喷嘴出口附近的喷嘴纵向轴线，所述微流体喷嘴与所述微流体泵室流体连接，并且其中所述毛细管电泳管的毛细管出口靠近所述喷嘴出口地就位于所述微流体喷嘴的内部区域内；和
第二电极，其靠近所述毛细管出口并与所述毛细管出口流体连接。
23.根据权利要求22所述的设备，其中，所述毛细管电泳管至少部分地充填有分离缓冲液或筛分基质。
24.根据权利要求22所述的设备，其中，所述毛细管出口终止于距所述喷嘴出口5μm与500μm之间的距离处。
25.根据权利要求22所述的设备，其中，所述喷嘴出口的直径在5μm与200μm之间。
26.根据权利要求22所述的设备，其中，所述毛细管电泳管的毛细管纵向轴线平行于所述微流体喷嘴的喷嘴纵向轴线。
27.根据权利要求22所述的设备，其中，所述毛细管电泳管的毛细管纵向轴线延伸穿过所述微流体喷嘴的喷嘴出口。
28.根据权利要求22所述的设备，其中，所述毛细管电泳管的毛细管纵向轴线与所述微流体喷嘴的喷嘴纵向轴线共轴。
29.根据权利要求22所述的设备，还包括：
非导电聚合物外壳，其包围所述微流体泵室和所述脉冲泵元件。
30.根据权利要求22所述的设备，还包括：
金属外壳，其包围所述微流体泵室和所述脉冲泵元件，其中所述第二电极与所述金属外壳连接。
31.根据权利要求22所述的设备，还包括：
与所述微流体泵室连接的鞘流管，其中所述鞘流管与鞘液储器流体连接。
32.根据权利要求31所述的设备，其中，所述第二电极位于所述鞘液储器内。
33.根据权利要求22所述的设备，其中，所述毛细管电泳管与毛细管电泳溶液储器流体连接。
34.根据权利要求33所述的设备，其中，所述第一电极位于所述毛细管电泳溶液储器内。
35.根据权利要求22所述的设备，还包括：
位于所述毛细管电泳管内的分析物；或
位于所述微流体泵室内的鞘液。
36.根据权利要求22所述的设备，其中，所述脉冲泵元件包括压电材料或热电阻材料。
37.根据权利要求22所述的设备，还包括：
与所述毛细管电泳管流体连接的一个或多个附加电极。
38.根据权利要求22所述的设备，其中，所述毛细管电泳管延伸穿过所述微流体泵室。
39.一种用于从毛细管电泳管分配分析物的方法，所述方法包括：
经毛细管电泳管施加电压电位，所述毛细管电泳管具有毛细管出口和在所述毛细管出口附近的毛细管纵向轴线；
通过使所述毛细管电泳管所延伸穿过的微流体泵室的表面变形来将鞘液脉冲地泵送通过所述微流体泵室，所述微流体泵室与微流体喷嘴流体连接，所述微流体喷嘴具有喷嘴出口、在所述喷嘴出口附近的锥形内部区域和在所述喷嘴出口附近的喷嘴纵向轴线，其中所述毛细管电泳管的毛细管出口位于所述微流体喷嘴的锥形内部区域内；
使分离出的分析物与所述鞘液混合，其中所述分离出的分析物经所述毛细管出口离开所述毛细管电泳管，并且所述分离出的分析物与所述鞘液的混合物基本上完全在所述微流体喷嘴的锥形内部区域内；以及
经所述微流体喷嘴的喷嘴出口分配所述分离出的分析物与所述鞘液的混合物。
40.根据权利要求39所述的方法，其中，所述毛细管电泳管至少部分地充填有分离缓冲液或筛分基质。
41.根据权利要求39所述的方法，其中，所述方法还包括：
控制鞘液储器中的鞘液的压力，所述鞘液储器与所述微流体泵室流体连接。
42.根据权利要求39所述的方法，其中，所述方法进一步包括：
控制毛细管电泳溶液储器中的毛细管电泳溶液的压力，所述毛细管电泳溶液储器与所述毛细管出口流体连接。
43.根据权利要求39所述的方法，其中，所述方法进一步包括：
使毛细管电泳溶液流动经过所述毛细管电泳管并从所述毛细管出口流出，其中所述流动在施加电压电位之后执行。
44.根据权利要求39所述的方法，其中，所述毛细管电泳管的毛细管纵向轴线平行于所述微流体喷嘴的喷嘴纵向轴线。
45.根据权利要求39所述的方法，其中，所述毛细管电泳管的毛细管纵向轴线延伸穿过所述微流体喷嘴的喷嘴出口。
46.根据权利要求39所述的方法，其中，所述毛细管电泳管的毛细管纵向轴线与所述微流体喷嘴的喷嘴纵向轴线共轴。
47.根据权利要求39所述的方法，其中，将所述混合物从所述微流体喷嘴分配出来产生一个或多个液滴。
48.根据权利要求39所述的方法，其中，将所述混合物从所述微流体喷嘴分配出来产生料流。
49.根据权利要求39-48中任一项所述的方法，其中，分配步骤进一步包括使被分配的混合物与表面接触。
50.根据权利要求49所述的方法，其中，所述表面包含疏水材料。
51.根据权利要求49所述的方法，其中，所述表面包含亲水材料。
52.根据权利要求49所述的方法，其中，所述表面是印迹膜。
53.根据权利要求49所述的方法，进一步包括：
使所述表面相对于所述微流体喷嘴运动。
54.根据权利要求49所述的方法，进一步包括：
使所述微流体喷嘴相对于所述表面运动。
55.根据权利要求39所述的方法，其中，所述毛细管电泳管延伸穿过所述微流体泵室。
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