CN1431495A - 集成微型无阀泵式毛细管电泳芯片 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种集成微型无阀泵式毛细管电泳芯片。包括它由两块基体材料键合而成，在接合面内设置有微型无阀泵及进、出口流道，电泳分离流道和电泳进样流道相互交叉，电泳进样流道一端与进口流道成“T”字形连接。它利用微型无阀泵做为多样品电泳连续检测的自动换样装置，在前一种样品检测完毕后将原有样品排至废液槽，同时也将新样品输送至进样点。本发明可重复使用，简化了检测设备，缩短了多样品连续检测时间，降低了检测成本和对工作人员的操作要求。
Description
技术领域
本发明是涉及生化检测装置，特别是一种集成微型无阀泵式毛细管电泳芯片。
背景技术
毛细管电泳(Capillary E1ectrophoresis，简称CE)是80年代初迅速发展起来的一种新型的电泳与色谱相结合的分离分析技术，具有分析效率高、分析速度快、样品用量少、应用范围广等特点，已成为90年代重要的分离分析手段，在生物、化学、医药、环保、食品等领域具有很好的应用前景。90年代以后迅速发展起来的毛细管电泳芯片技术是以微加工工艺为技术依托，以晶体硅、玻璃、塑料(主要是有机玻璃)、陶瓷和硅橡胶为基体材料，借助毛细管电泳技术，将样品进样、反应、分离、检测等过程集成到一起的多功能化的高效、快速、试样用量少的微型实验室技术。迄今为止，毛细管电泳芯片技术已成功的用于一系列化学物质的分离，特别在生化领域，已成功的进行了DNA序列测定、多肽和蛋白质、氨基酸、单细胞和单分子等的分离检测。但是该技术在检测过程中的自动化程度依然存在不足，主要体现在以下两点：
(1)在多种样品连续检测过程中，当一种样品检测完毕后，必须将毛细管电泳芯片从检测装置上取下，并采用人工操作方式将芯片中残留的原样品清洗干净并为下一个样品进行芯片预处理，所花费的时间比较长。同时，当芯片重新换上新的样品后还需与检测装置重新定位，由于毛细管电泳管道尺寸在几十个微米左右，因此重新定位也需要经验要求以及一定的时间，并且重复定位还会导致前后两次检测的重复性变差，影响检测精度。所以，采用人工换样对多样品连续检测的速度和检测精度带来影响，尤其体现在耗费时间过长的问题上。
(2)目前，大多数毛细管电泳芯片都是一次性使用的，存在比较大的浪费，检测成本较高。所以，开发可重复使用的新型毛细管电泳芯片对于毛细管电泳芯片的商品化进程将起到极大的推进作用。
发明内容
本发明的目的是提供一种具有自动换样及清洗功能，并可重复使用的集成微型无阀泵式毛细管电泳芯片。
本发明采用的技术方案如下：
它包括：由第一块基体材料和第二块基体材料键合而成，在第一块基体材料上装有由腔体、驱动薄膜组成的微型无阀泵，在第二块基体材料内接合面上刻蚀有分别位于腔体两侧的进口流道和出口流道，进口流道的一端接进样槽，另一端经逐步扩大的梯形进口流道与无阀泵的进口端连通，出口流道的一端接废液槽，另一端经逐步缩小的梯形出口流道与无阀泵的出口端连通，两梯形进出口流道的特征平面与腔体平面平行，电泳分离流道和电泳进样流道交叉连通，电泳分离流道一端接另一废液槽，另一端接缓冲液槽，电泳进样流道一端与进口流道成“T”字形连通，另一端接第三废液槽。
本发明与背景技术相比，具有的有益的效果是：
1)本发明提供的集成微型无阀泵式毛细管电泳芯片，微型无阀泵在多样品连续检测中实现快速自动换样，在新样品从进样槽泵入的同时原有样品从进样点排出至废液槽，并且在两种样品之间通泵入一厘米左右长度的气柱以隔离两种不同样品，平均每个样品检测时间从原来的15分钟降至2分钟；
2)本发明提供的微型无阀泵式毛细管电泳芯片，微型无阀泵可以在所有样品检测完毕后泵入清洗液清洗进样槽、进样点及微泵系统，无需人工清洗；
3)本发明利用微型泵进口流道与电泳进样流道呈“T”字形连接，以及两流道截面尺寸相差悬殊的结构形式，有效的避免了微型无阀泵压力波动对电泳流道内检测样品的影响；
4)本发明提供的微型无阀泵式毛细管电泳芯片可重复使用，简化了检测设备，缩短了多种样品连续检测时间，降低了检测成本和对工作人员的操作要求。
附图说明
图1为本发明的结构原理示意图图；
图2为图1的A-A平面的剖面图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例详细说明本发明的具体实施方式。
如图1、图2所示，本发明包括：由第一块基体材料A和第二块基体材料B键合而成，在第一块基体材料A上装有由腔体5、驱动薄膜6组成的微型无阀泵，在第二块基体材料B内接合面上刻蚀有分别位于腔体5两侧的进口流道3和出口流道8，进口流道3的一端接进样槽1，另一端经逐步扩大的梯形进口流道4与无阀泵的进口端连通，出口流道8的一端接废液槽9，另一端经逐步缩小的梯形出口流道7与无阀泵的出口端连通，两梯形进出口流道的特征平面与腔体5平面平行，电泳分离流道10和电泳进样流道13交叉连通，电泳分离流道10一端接另一废液槽11，另一端接缓冲液槽14，电泳进样流道13一端与进口流道3成“T”字形连通，另一端接第三废液槽12。
所说的梯形进口流道4和梯形出口流道7的尺寸完全相同。
所说的电泳分离流道10和电泳进样流道13的截面尺寸相同，而且与进口流道3的截面积之比小于1∶10.
所说的微型无阀泵薄膜6为微型机械式往复振动薄膜，振动频率范围为0-100Hz。
所说的基体材料为有机玻璃或晶体硅或或陶瓷或硅橡胶玻璃。
微型无阀泵作为换样动力源而集成到毛细管电泳芯片上，当原有样品测试完毕，需要换入新样品时，启动微型无阀泵，泵入一厘米左右长度的空气气柱进入微型无阀泵进口流道3，这段微量气柱用来隔离前后两种样品，通入气柱后再在进样槽1处加入新样品，微型无阀泵将原有样品由进样槽1抽至废液槽9的同时也将新样品输送至进样点2，微型无阀泵工作30秒后关闭，然后进行毛细管电泳分析，首先在电泳进样流道两端的进样槽1和废液槽12加上进样电压，使样品由进样点2进入电泳进样流道13和电泳分离流道10的交叉处，然后将进样电压关闭，并在电泳分离流道10两端的废液槽14和废液槽11加分离电压进行样品分离检测。当所有样品测试完毕后，在进样槽内1加入清洗液，启动微泵将进样槽1、进样点2、微型无阀泵进口流道3、微型无阀泵梯形进口流道4、微型无阀泵腔体5、微型无阀泵出口锥管7、微型无阀泵梯形出口流道8的样品清洗干净，而电泳进样管道13和电泳分离管道10内的残留样品的清洗则通过电泳方式完成，这样就可使集成微型无阀泵式毛细管电泳芯片实现重复使用。
Claims (5)
1、一种集成微型无阀泵式毛细管电泳芯片，其特征在于它包括：由第一块基体材料(A)和第二块基体材料(B)键合而成，在第一块基体材料(A)上装有由腔体(5)、驱动薄膜(6)组成的微型无阀泵，在第二块基体材料(B)内接合面上刻蚀有分别位于腔体(5)两侧的进口流道(3)和出口流道(8)，进口流道(3)的一端接进样槽(1)，另一端经逐步扩大的梯形进口流道(4)与无阀泵的进口端连通，出口流道(8)的一端接废液槽(9)，另一端经逐步缩小的梯形出口流道(7)与无阀泵的出口端连通，两梯形进出口流道的特征平面与腔体(5)平面平行，电泳分离流道(10)和电泳进样流道(13)交叉连通，电泳分离流道(10)一端接另一废液槽(11)，另一端接缓冲液槽(14)，电泳进样流道(13)一端与进口流道(3)成“T”字形连通，另一端接第三废液槽(12)。
2、根据权利要求1所述的一种集成微型无阀泵式毛细管电泳芯片，其特征在于：所说的梯形进口流道(4)和梯形出口流道(7)的尺寸完全相同。
3、根据权利要求1所述的一种集成微型无阀泵式毛细管电泳芯片，其特征在于：所说的电泳分离流道(10)和电泳进样流道(13)的截面尺寸相同，而且与进口流道(3)的截面积之比小于1∶10.
4、根据权利要求1所述的一种集成微型无阀泵式毛细管电泳芯片，其特征在于：所说的微型无阀泵薄膜(6)为微型机械式往复振动薄膜，振动频率范围为0—100Hz。
5、根据权利要求1所述的一种集成微型无阀泵式毛细管电泳芯片，其特征在于：所说的基体材料为有机玻璃或晶体硅或玻璃或陶瓷或硅橡胶。
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