CN110988228A - 多样品进行自动进样分析装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种多样品进行自动进样分析装置，涉及细胞分析技术领域，用于解决样品损失的技术问题。本发明的多样品进行自动进样分析装置，包括取样装置和液相色谱装置，所述取样装置包括与所述液相色谱装置相连的多通道微流体切换阀，通过多通道微流体切换阀中与液相色谱装置相连的通路选择性地导通，能够在上一个样品进样完成后切换导通的通路，从而进行下一个样品进样进程，因此能够实时在线地对多样品进行自动进样分析，其中连续流动的样品液避免了蒸发造成的样品加载障碍，从而解决了样品损失的技术问题。

Description

多样品进行自动进样分析装置

技术领域

本发明涉及细胞分析技术领域，特别地涉及一种多样品进行自动进样分析装置。

背景技术

近年来，针对目前学术界中细胞分析和药物研究等热点研究方向，微流体技术以显着的低成本和高通量特点可以用于体外模拟不同的器官模型；质谱技术作为一种强大的分析技术，特别适用于识别生物大分子结构，如细胞分泌因子或药物分子结构。所以将微流控与质谱技术结合起来，在一个多通道的微流控芯片的末端集成高灵敏度的质谱分析技术，可以对不同的生物样品进行高度平行的在线分析，这对于新药研发阶段中大量的药物毒性筛选工作具有极大地改进和提升。此外，两种技术的结合对于分离处理、检测复杂的多组分样品，如在环境监测，食品检测等领域也有重要的发展和应用。

传统的方法常常使用一段熔融石英毛细管作为接口将微流体通道的出口与质谱仪的入口连接在一起。这种方法缺乏高度整合，会造成一定的样品损失。并且，多通路检测时依赖于人工手动切换，此类方法耗时费力，无法实现自动化、高通量的检测。因此。如何建立一个微流体-质谱接口用于在线、快速、高效地实现多微流体的切换成为目前很大的挑战。

发明内容

本发明提供一种多样品进行自动进样分析装置，用于解决样品损失的技术问题。

根据本发明的第一个方面，本发明提供一种多样品进行自动进样分析装置，包括取样装置和液相色谱装置，所述取样装置包括通过接出管路与所述液相色谱装置相连的多通道微流体切换阀，

其中，所述多通道微流体切换阀至少具有两条通路，所述通路选择性地与所述接出管路导通。

在一个实施例中，所述多通道微流体切换阀包括第一切换阀，所述通路包括设置在所述第一切换阀上的第一进/出口；

所述第一切换阀上还设置有外接口，所述外接口的一端选择性地与其中一个所述第一进/出口导通，所述外接口的另一端通过所述接出管路与所述液相色谱装置相连。

在一个实施例中，所述取样装置还包括：

用于承载样品的芯片；以及

设置在所述第一切换阀上方的第二切换阀，所述第二切换阀上设置有至少两个第二进/出口，所述第二进/出口与所述第一进/出口一一对应设置，

所述第二进/出口用于接收所述芯片输入的样品，并将样品输入至所述第一进/出口中。

在一个实施例中，所述第一进/出口沿所述第一切换阀的周向等间距地设置在所述第一切换阀上，所述第二进/出口沿所述第二切换阀的周向等间距地设置在所述第二切换阀上。

在一个实施例中，所述第一切换阀可旋转地设在所述第二切换阀的下方，所述第一切换阀每次转过的角度为相邻两个所述第一进/出口之间的夹角。

在一个实施例中，所述芯片中至少设置有一个样品通道，所述样品通道和与其对应的所述第二进/出口相连通。

在一个实施例中，所述液相色谱装置包括：

流动相储存瓶，其用于存储流动相；

检测装置，其用于对样品进行检测；以及

至少具有两个接口的通阀，两个所述接口之间设置有定量环，其中一个所述接口与所述外接口或所述流动相储存瓶连通，另一个所述接口与所述检测装置或废液瓶连通。

在一个实施例中，所述取样装置还包括用于向所述芯片中输送样品的微注射泵。

在一个实施例中，所述流动相储存瓶通过输液泵与所述通阀相连。

在一个实施例中，所述检测装置包括依次相连的色谱柱和检测器。

与现有技术相比，本发明的优点在于，通过多通道微流体切换阀中与液相色谱装置相连的通路选择性地导通，能够在上一个样品进样完成后切换导通的通路，从而进行下一个样品进样进程，因此能够实时在线地对多样品进行自动进样分析，其中连续流动的样品液避免了蒸发造成的样品加载障碍，从而解决了样品损失的技术问题。

附图说明

在下文中将基于实施例并参考附图来对本发明进行更详细的描述。

图1为本发明的实施例中多样品进行自动进样分析装置的结构示意图；

图2为本发明的实施例中多通道微流体切换阀的结构示意图；

图3为本发明的实施例中第一切换阀的流路示意图；

图4为本发明的实施例中通阀接口分布示意图；

图5a为本发明的实施例中样品加载过程示意图；

图5b为本发明的实施例中样品进样过程示意图；

图6a-6f为本发明的样品切换过程的示意图。

附图标记：

100-取样装置；110-多通道微流体切换阀；

200-液相色谱装置；210-检测装置；

1-微注射泵；2-芯片；3-第二切换阀；4-第一切换阀；5-通阀；6-废液瓶；7-流动相储存瓶；8-输液泵；9-色谱柱；10-检测器；11-接出管路。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明作进一步说明。

如图1所示，本发明提供一种多样品进行自动进样分析装置，包括取样装置100和液相色谱装置200，取样装置100包括通过接出管路11与液相色谱装置200相连的多通道微流体切换阀110，其中，多通道微流体切换阀110至少具有两条通路，通路选择性地与接出管路11导通，从而能够选择通过某一个通路将样品通过接出管路11输送至液相色谱装置200。

具体来说，多通道微流体切换阀110包括第一切换阀4，通路包括设置在第一切换阀4上的第一进/出口，第一切换阀4上还设置有外接口g，外接口g的一端选择性地与其中一个进/出口相连并导通，外接口g的另一端通过接出管路11与接出管路11相连。

下面以第一切换阀4上设置有12个第一进/出口为例进行说明。

12个第一进/出口中，其中6个为第一进口，另外6个为第一出口。如图3所示，6个第一进口分别为1’、3’、5’、7’、9’和11’；6个第一出口分别为2’、4’、6’、8’、10’和12’。外接口g的其中一端可以选择性地与6个第一出口中的任意一个相连通。

上述6个第一出口可以作为取样时非检测样品的临时承接口，即第一进口1’和2’相连通的通路可作为取样时非检测样品的临时承接通路，第一进口3’和4’相连通的通路可作为取样时非检测样品的临时承接通路；第一进口5’和6’相连通的通路可作为取样时非检测样品的临时承接通路；第一进口7’和8’相连通的通路可作为取样时非检测样品的临时承接通路；第一进口9’和10’相连通的通路可作为取样时非检测样品的临时承接通路。

进一步地，取样装置100还包括用于承载样品的芯片2以及设置在第一切换阀4上方的第二切换阀3。其中，第二切换阀3上设置有至少两个第二进/出口，第二进/出口与第一进/出口一一对应设置，第二进/出口用于接收芯片2输入的样品，并将样品输入至第一进/出口中。

可以理解地，第二切换阀3上的第二进/出口可以是6个或者更多，例如12个。此外，第一进/出口沿第一切换阀4的周向等间距地设置在第一切换阀4上，第二进/出口沿第二切换阀3的周向等间距地设置在第二切换阀3上。如图2和3所示，将第一切换阀4进行12等分，其中每个第一进/出口均设置在一个等分线上。可以理解地，为了将第一切换阀4与第二切换阀3一一对应，可以将第二切换阀3也进行12等分，其中每个第二进/出口均设置在一个等分线上。

第一切换阀4可旋转地设在第二切换阀3的下方，第一切换阀4每次转过的角度为相邻两个第一进/出口之间的夹角。由于第一进/出口之间的间距相等，因此第一切换阀4每旋转一次之后，其上的每个第一进/出口均能再次找到与之相对应的第二切换阀3上的第二进/出口。

例如第一切换阀4上具有12个第一进/出口，则第一切换阀4每次转过的角度为60°。

芯片2中至少设置有一个样品通道，样品通道和与其对应的第二进/出口相连通。例如，芯片2具有6个样品通道，分别是I、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ和Ⅵ六个微通道。芯片2上设置六个样品通道，能够在其内培养相同的细胞系，从而保证生物环境一致性。

如图2所示，第二切换阀3上的6个第二进/出口a、b、c、d、e和f，这6个第二进/出口a、b、c、d、e和f分别与上述I、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ和Ⅵ六个微通道相连。这6个第二进/出口分别与6个为第一出口一一对应地连通，以便将芯片2中的样品输入第一出口中。

如图2所示，第二切换阀3整体旋转的方式如下。

如图6a所示，第二切换阀3上的第二进/出口a进行样品加载时，形成的通路为I-a-1’-g-11，即样品进入I通路后进入第二进/出口a，再进入第一进口1’后通过外接口g进入接出管路11。

如图6b所示，以第二切换阀3上的第二进/出口a进行样品加载时为基准，将第二切换阀3旋转60°，则形成的通路为II-b-3’-g-11，即样品进入II通路后进入第二进/出口b，再进入第一进口5’后通过外接口g进入接出管路11。

如图6c所示，以第二切换阀3上的第二进/出口a进行样品加载时为基准，将第二切换阀3旋转120°(即旋转两次60°)，则形成的通路为III-c-5’-g-11，即样品进入III通路后进入第二进/出口c，再进入第一进口5’后通过外接口g进入接出管路11。

如图6d所示，以第二切换阀3上的第二进/出口a进行样品加载时为基准，将第二切换阀3旋转180°(即旋转三次60°)，则形成的通路为III-c-7’-g-11，即样品进入III通路后进入第二进/出口c，再进入第一进口7’后通过外接口g进入接出管路11。

如图6e所示，以第二切换阀3上的第二进/出口a进行样品加载时为基准，将第二切换阀3旋转240°(即旋转四次60°)，则形成的通路为IV-d-9’-g-11，即样品进入IV通路后进入第二进/出口d，再进入第一进口9’后通过外接口g进入接出管路11。

如图6f所示，以第二切换阀3上的第二进/出口a进行样品加载时为基准，将第二切换阀3旋转300°(即旋转五次60°)，则形成的通路为V-e-11’-g-11，即样品进入V通路后进入第二进/出口e，再进入第一进口11’后通过外接口g进入接出管路11。

此外，取样装置100还包括用于向芯片2中输送的样品的微注射泵1。其中，微注射泵1可以是哈弗注射泵。芯片2的样品通道的入口分别与微注射泵1相连，出口分别与6个第二进口相连。哈佛注射泵以恒定的速度连续地向芯片2的6个微通道中输送梯度浓度的药物溶液，以形成统一的泵送条件，从而保证了高度的平行性，连续流动的样品液能够避免蒸发造成的样品加载障碍。

下面对取样装置100的工作过程进行详细地说明。

如图2所示，第二切换阀3上的第二进/出口a、b、c、d、e和f分别与I、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ和Ⅵ这六个微通道的出口连接；第一切换阀4上的第一进口1’、3’、5’、7’、9’和11’这六个第一进口与分别与第二切换阀3上的a、b、c、d、e和f口六个接口一一对应并且处于连通状态，样品液经第二切换阀3上的第二进/出口a、b、c、d、e和f分别进入第一切换阀4的第一进口1’、3’、5’、7’、9’和11’，以在取样时临时承接非检测样品液。

外接口g可以通过内部流路选择性地与第一切换阀4的第一出口2’、3’、4’、6’、8’和10’连通。例如外接口g通过内部流路1’-g与第一切换阀4的第一出口1’连通，则通过外接口g将第一出口1’中的样品液输出至液相色谱装置200中。

以分析与第二切换阀3上的第二进/出口a连接的I通道内的样品为例进行说明。如图5所示，微注射泵1提供整个流路所需的动力，样品溶液经微注射泵1的泵送从芯片2的入口流入芯片2与第二切换阀3之间的通道内并流经整个通道，从通道出口流出后进入第二切换阀3的第二进/出口a，再进入第一切换阀4的第一出口1’，通过内部流路1’-g，经外接口g和接出管路11输送至液相色谱装置200。

下面对液相色谱装置200进行详细地说明。液相色谱装置200包括流动相储存瓶7、检测装置210和至少具有两个接口的通阀5。其中，流动相储存瓶7用于存储流动相；检测装置210用于对样品进行检测；通阀3的两个接口之间设置有定量环，其中一个接口与外接口g或流动相储存瓶7连通，另一个接口与检测装置210或废液瓶6连通。

如图4所示，以具有6个接口的通阀5为例进行说明。通阀5的6个接口分别是A、B、C、D、E和F。其中，接口C和接口F之间设有定量环，能够实现定量检测。

通阀5的6个接口之间的通断可以选择性地切换。例如，当进行样品加载时，接口B、C、F和A相连通，接口D和E相连通。以使样品通过外接口g和接出管路11输入定量环中；当进行样品进样时，接口D、C、F和E相连通，接口A和B相连通，以使流动相通过定量环，而将定量环中的样品带入检测装置210中。

具体来说，当进行样品加载时，接口B、C、F和A相连通，且接口B与接出管路11相连，接口A与废液瓶6相连。样品经过外接口g和接出管路11输送至接口B，并流经接口C和接口F之间的定量环后，流入废液瓶6中。

当样品加载完成后，进行样品进样。切换通阀5中相连通的接口，使接口D、C、F和E相连通，则流动相储存瓶7中的流动相进入接口D输送至接口C和接口F之间的定量环，并带动定量环中的样品通过接口E进入检测装置210中进行检测。

当进样完毕后，再次切换通阀5中相连通的接口，使接口B、C、F和A相连通，即恢复到样品加载过程的通路状态。

此外，流动相储存瓶7通过输液泵8与通阀5相连。通过输液泵8向流路提供动力。

检测装置210包括依次相连的色谱柱9和检测器10。检测器可进行更换，从而可适用于多组分样品的分离等检测项目。

下面对本发明的多样品进行自动进样分析装置的工作过程进行详细地说明。

第一步，进行样品加载。

如图5a所示，微注射泵1提供整个流路所需的动力，样品溶液经微注射泵1的泵送从芯片2的入口流入芯片2与第二切换阀3之间的通道内并流经整个通道，从通道出口流出后进入第二切换阀3的第二进/出口a，再进入第一切换阀4的第一出口1’，通过内部流路1’-g，经外接口g和接出管路11输送至液相色谱装置200。

通阀5的接口B、C、F和A相连通，且接口B与接出管路11相连，接口A与废液瓶6相连。样品经过外接口g和接出管路11输送至接口B，并流经接口C和接口F之间的定量环后，流入废液瓶6中。

第二步，进行样品进样。

如图5b所示，切换通阀5中相连通的接口，使接口D、C、F和E相连通，则流动相储存瓶7中的流动相进入接口D输送至接口C和接口F之间的定量环，并带动定量环中的样品通过接口E依次进入色谱柱9和检测器10进行检测。

第三步，再次切换通阀5中相连通的接口，使接口B、C、F和A相连通，即恢复到样品加载过程的通路状态。

第四步，通过多微流体切换阀110自动切换至下一个样品进行检测。

具体地，将第一切换阀4整体沿顺时针转动60°，此时1’-g通路被切换成3’-g通路，Ⅱ通道内的样品液依次流经第二进/出口经b和3’-g通路后进入接出管路11，随后被泵送至通阀5的接口B。

重复第二步的加载和第三步的进样过程，直至芯片2上的Ⅱ通道内的样品检测完毕。

随后，将第一切换阀4整体分别顺时针转动120°、180°、240°、300°(以检测I通道内样品时的第一切换阀4的状态为旋转的基础位置)，相应地1’-g通路可被灵活地切换成5’-g、7’-g、9’-g、11’-g通路，以分别检测道芯片2上的Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ通道内的样品。从而大大缩减了人力资源的浪费，极大地提高了检测效率。

综上所述，本发明可取代现有技术中的多通道芯片与液质联用仪耦联使用时的手动换样模块，而是通过机械操控微流体切换阀110和通阀5的实时取样进样，能够减少人力资源的使用，降低检测成本，并且在无人值守时也获得大量实时数据，从而大大提高了效率，实现高通量检测。

需要说明的是，本发明的附图中，采用实线进行连接的两个部件之间为相互连通。

虽然已经参考优选实施例对本发明进行了描述，但在不脱离本发明的范围的情况下，可以对其进行各种改进并且可以用等效物替换其中的部件。尤其是，只要不存在结构冲突，各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来。本发明并不局限于文中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。

Claims (10)

1.一种多样品进行自动进样分析装置，其特征在于，包括取样装置和液相色谱装置，所述取样装置包括通过接出管路与所述液相色谱装置相连的多通道微流体切换阀，

其中，所述多通道微流体切换阀至少具有两条通路，所述通路选择性地与所述接出管路导通。

2.根据权利要求1所述的多样品进行自动进样分析装置，其特征在于，所述多通道微流体切换阀包括第一切换阀，所述通路包括设置在所述第一切换阀上的第一进/出口；

所述第一切换阀上还设置有外接口，所述外接口的一端选择性地与其中一个所述第一进/出口导通，所述外接口的另一端通过所述接出管路与所述液相色谱装置相连。

3.根据权利要求2所述的多样品进行自动进样分析装置，其特征在于，所述取样装置还包括：

用于承载样品的芯片；以及

设置在所述第一切换阀上方的第二切换阀，所述第二切换阀上设置有至少两个第二进/出口，所述第二进/出口与所述第一进/出口一一对应设置，

所述第二进/出口用于接收所述芯片输入的样品，并将样品输入至所述第一进/出口中。

4.根据权利要求3所述的多样品进行自动进样分析装置，其特征在于，所述第一进/出口沿所述第一切换阀的周向等间距地设置在所述第一切换阀上，所述第二进/出口沿所述第二切换阀的周向等间距地设置在所述第二切换阀上。

5.根据权利要求4所述的多样品进行自动进样分析装置，其特征在于，所述第一切换阀可旋转地设在所述第二切换阀的下方，所述第一切换阀每次转过的角度为相邻两个所述第一进/出口之间的夹角。

6.根据权利要求3-5中任一项所述的多样品进行自动进样分析装置，其特征在于，所述芯片中至少设置有一个样品通道，所述样品通道和与其对应的所述第二进/出口相连通。

7.根据权利要求2-5中任一项所述的多样品进行自动进样分析装置，其特征在于，所述液相色谱装置包括：

流动相储存瓶，其用于存储流动相；

检测装置，其用于对样品进行检测；以及

至少具有两个接口的通阀，两个所述接口之间设置有定量环，其中一个所述接口与所述外接口或所述流动相储存瓶连通，另一个所述接口与所述检测装置或废液瓶连通。

8.根据权利要求3-5中任一项所述的多样品进行自动进样分析装置，其特征在于，所述取样装置还包括用于向所述芯片中输送样品的微注射泵。

9.根据权利要求7所述的多样品进行自动进样分析装置，其特征在于，所述流动相储存瓶通过输液泵与所述通阀相连。

10.根据权利要求7所述的多样品进行自动进样分析装置，其特征在于，所述检测装置包括依次相连的色谱柱和检测器。

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