CN1991356A - 一种多通道毛细管电泳芯片及其电压控制方法 - Google Patents
一种多通道毛细管电泳芯片及其电压控制方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN1991356A CN1991356A CNA2005101354767A CN200510135476A CN1991356A CN 1991356 A CN1991356 A CN 1991356A CN A2005101354767 A CNA2005101354767 A CN A2005101354767A CN 200510135476 A CN200510135476 A CN 200510135476A CN 1991356 A CN1991356 A CN 1991356A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- sample
- liquid pool
- waste liquid
- pool
- voltage
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 30
- 238000001962 electrophoresis Methods 0.000 title claims description 11
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims abstract description 61
- 239000002699 waste material Substances 0.000 claims abstract description 43
- 238000000926 separation method Methods 0.000 claims description 21
- 230000000694 effects Effects 0.000 claims description 12
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims description 7
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 5
- 239000011521 glass Substances 0.000 claims description 3
- 239000010453 quartz Substances 0.000 claims description 3
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims description 3
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicon dioxide Inorganic materials O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 2
- 238000005251 capillar electrophoresis Methods 0.000 abstract description 22
- 230000004907 flux Effects 0.000 abstract description 2
- 230000003139 buffering effect Effects 0.000 abstract 2
- 238000004064 recycling Methods 0.000 abstract 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 5
- 238000013461 design Methods 0.000 description 4
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 4
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 3
- 238000000018 DNA microarray Methods 0.000 description 1
- 230000003321 amplification Effects 0.000 description 1
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 1
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 1
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 1
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 1
- 238000004949 mass spectrometry Methods 0.000 description 1
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 description 1
- 238000004088 simulation Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
- G01N27/26—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating electrochemical variables; by using electrolysis or electrophoresis
- G01N27/416—Systems
- G01N27/447—Systems using electrophoresis
- G01N27/44756—Apparatus specially adapted therefor
- G01N27/44791—Microapparatus
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Molecular Biology (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Dispersion Chemistry (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Immunology (AREA)
- Pathology (AREA)
- Electrostatic Separation (AREA)
- Sampling And Sample Adjustment (AREA)
Abstract
本发明属于毛细管电泳技术领域，其所述毛细管电泳芯片的特征在于：该芯片至少有两个样品池及相应的样品通道，一个进样缓冲液池和一个样品废液池之间有进样管道相连，该进样管道与所述各样品通道连通，一个分离缓冲液池和一个分离废液池之间有分离管道相连，所述分离管道和进样管道之间用交叉方式连通。所述毛细管电泳芯片的电压控制方法，其特征在于：进样时，向样品池施加电压使样品经样品管道和一部分进样管道进入样品废液池；回样时，向样品施加电压，使样品分别进入样品池和样品废液池，余下部分流入分离管道和进样管道交叉处；分离时，使分离管道中的样品在电压作用下进入分离废液池。本发明与传统的毛细管电泳芯片相比有更高的通量。
Description
技术领域
本发明涉及一种多通道毛细管电泳芯片及其电压控制方法。
背景技术
毛细管电泳芯片是在毛细管电泳的基本原理和技术基础上，利用微加工技术在硅、石英、玻璃或高分子材料的表面加工出各种微细结构，如管道、反应池、电极之类的功能单元，完成样品的进样、分离和检测等一系列任务，是一种快速、高效和低耗的微型分析器件。毛细管电泳芯片之所以受到人们的青睐，是因为它与普通毛细管电泳相比，具有如下突出的优点：
1.分析效率高
毛细管电泳芯片的分析效率高主要体现在：(1)分离效果好；(2)速度快；(3)样品消耗量少。毛细管电泳芯片的这些优势，主要得益于它的微细结构。一方面由于在芯片上加工的管道截面积小，相应的比表面积大，散热性能出色。这样，在分离过程中可以施加更高的电压，从而提高分离效果和分离速度；另一方面由于芯片的微细结构大都在微米量级，所以每次分析所消耗的样品量少，效率较高。
2.芯片设计灵活多样
利用现有的各种微加工技术，可以在芯片上加工出各种各样的管道、器件和微结构，所以毛细管电泳芯片的样式多种多样，极大地提高了它的适用范围和处理能力。如可在一块芯片上加工出96甚至384条管道，提高分析通量；在芯片上实现二维毛细管电泳，增强分离效果。这些设计思想用普通的毛细管电泳实现起来是有一定难度的。
3.适合与其他系统整合
与其它器件或仪器相联合，共同发挥作用是毛细管电泳芯片一个突出的特点。首先在生物芯片实验室中，它作为一种有效的检测手段，可以发挥十分重要的作用，如与PCR芯片连接到一起的毛细管电泳芯片，可完成扩增与检测；其次可以做出各种接口，将毛细管电泳芯片与其他仪器设备相连接，自动完成分析，如将毛细管电泳芯片与质谱联用。与其他系统连接配合是今后毛细管电泳芯片的主要发展方向之一。
发明内容
本发明的目的之一在于提出一种新的多通道毛细管电泳芯片的设计方案，使得与传统的毛细管电泳芯片相比，具有更高的通量。
本发明的目的之一在于提出一种用于多通道毛细管电泳芯片的电压控制方法，采用该方法可以防止多通道样品之间的相互污染，实现多个样品的连续独立分离分析。
本发明所述的多通道毛细管电泳芯片，其特征在于：该芯片是利用微加工技术在硅、石英、玻璃或高分子材料，或所述材料的混合物的表面加工出的一种微细结构，该芯片含有：
至少两个样品池和相应的样品管道；
一个进样缓冲液池和一个样品废液池，有一条进样管道连接于进样缓冲液池和样品废液池之间，该进样管道与所述各样品管道连通；
一个分离缓冲液池和一个分离废液池，有一条分离管道连接于所述分离缓冲液池和分离废液池之间，该分离管道与所述进样管道通过交叉的方式连通。
各样品池、进样缓冲液池、样品废液池、分离缓冲液池和分离废液池可以通过插入电极的方式，也可以通过将电极集成在芯片上的方式施加电压。
本发明所述的多通道毛细管电泳芯片的电压控制方法，其特征在于：该方法含有以下步骤：
步骤1.进样：设定各样品池、进样缓冲液池、样品废液池、分离缓冲液池和分离废液池的电极电压，使指定样品池中的样品在电压驱动下，从该样品池依次经过样品管道和一部分进样管道进入样品废液池，而其他样品在电压的作用下停留在原位置，不会扩散到其它管道或样品池；
步骤2.回样：设定各样品池、进样缓冲液池、样品废液池、分离缓冲液池和分离废液池的电极电压，使指定样品在电压驱动下，一部分从所述进样管道中回到原来所在的样品池，另一部分进入所述的样品废液池，同时，处于进样管道与分离管道交叉部分的样品进入分离管道，而其他样品在电压的作用下停留在原位置，不会扩散到其它管道或样品池；
步骤3.分离：设定各样品池、进样缓冲液池、样品废液池、分离缓冲液池和分离废液池的电极电压，使指定样品在电压驱动下，在所述分离管道中进入所述分离废液池，而其他样品在电压的作用下停留在原位置，不会扩散到其它管道或样品池。
所述样品池的直径为0.1mm～10mm。
所述的电压，当以任何一个液体池为参考点，其范围为-106～+106V。
实验效果：与常规毛细管电泳芯片相比，使用本发明所述的多通道毛细管电泳芯片和相应的电压控制方法，实现了多样品连续检测，且不需要更换芯片或清洗管道。
附图说明
图1为多通道芯片形貌图。
图2为进样过程样品的流动。
图3为回样过程样品的流动。
图4为分离过程样品的流动。
具体实施方式
本发明中所述的毛细管电泳芯片，该芯片有至少两个样品池和两个样品管道，一个进样缓冲液池，一个样品废液池，一个分离缓冲液池，一个分离废液池，一个进样管道和一个分离管道。进样管道与分离管道通过交叉的方式进行连通，进样管道的一个末端连接进样缓冲液池，另一个末端连接样品废液池，分离管道的一个末端连接分离缓冲液池，另一个末端连接分离废液池。在分离管道与进样管道的交叉处与进样缓冲液池之间的进样管道上，连接有至少两个样品管道，每个样品管道的末端各连接一个样品池。通过在样品池、进样缓冲液池、样品废液池、分离缓冲液池、分离废液池施加不同的电压，可以实现多个不同样品的独立进样、回样和分离。
本发明中所述的电压控制方法分为三个步骤：进样、回样和分离。进样过程中，一个样品在电压的驱动下，从样品池进入样品废液池，而其他样品保持不动。回样过程中，一个样品在电压的驱动下，一部分从进样管道中回到原来所在的样品池，另一部分进入样品废液池，而其他样品保持不动，同时处于进样管道与分离管道交叉部分的样品进入分离废液池。分离过程中，一个样品在电压的驱动下，在分离管道中进入分离废液池，而其他样品在电场的作用下不会因为扩散流出样品池。
以下结合附图和实施例进一步说明本发明。
1.多通道芯片设计
毛细管电泳芯片的管道相当于电阻网络，通过对其等效电阻网络进行仿真计算，设计了多通道电泳芯片，如图1所示。图中S1、S2、S3、S4、S5、S6表示样品池，B1、B2表示进样缓冲液池，SW表示样品废液池，W1和W2表示分离废液池。B2-SW表示进样管道，B1-W1表示分离管道，S1、S2、S3、S4、S5、S6-进样管道表示6条样品管道。Det1、Det2表示检测定位标志。多通道毛细管电泳芯片尺寸：
S1～O1＝S2～O2＝S3～O3＝S4～O4＝S5～O5＝S6～O6＝15mm；
B2～O＝21mm；SW～O＝6mm；B1～O＝15mm；W2～O＝66.5mm；
2.进样过程样品流动的方向
各端口电压：
B1＝-269.98V；B2＝-359.98V；
W2＝-572.40V；
S1＝-629.96V；S2＝S3＝S4＝S5＝S6＝0V；
进样过程样品的流动方向如图2所示：其中实线条表示样品实际流动路径；虚线线条表示钳制管路中虚拟样品走向(这些管路中实际上并无样品)。
3.回样过程样品流动的方向
各端口电压：
B1＝0V；B2＝0V；
SW＝329.99V；W2＝1932V；
S1＝621.48V；S2＝S3＝S4＝S5＝S6＝0V；
回样过程样品的流动方向如图3所示，其中实线条表示样品实际流动路径；虚线线条表示钳制管路中虚拟样品走向(这些管路中实际上并无样品)。
4.分离过程样品流动的方向
各端口电压：
B1＝0V；B2＝0V；
SW＝329.99V；W2＝1932V；
S1＝S2＝S3＝S4＝S5＝S6＝310.7V；
分离过程样品的流动方向如图4所示，其中实线条表示样品实际流动路径；虚线线条表示钳制管路中虚拟样品走向(这些管路中实际上并无样品)。
以上结合优选实施例对根据本发明的及其应用进行了描述。本领域内的技术人员可以理解，上文中所提到的参数如数量、尺寸等均是示例性的而不应视为对本发明的限制。本发明的范围有后附的权利要求书限定。
Claims (6)
1.一种多通道毛细管电泳芯片，其特征在于，该芯片是在硅、石英、玻璃或高分子材料，或所述材料的混合物的表面加工出的一种微细结构，该芯片含有：
至少两个样品池和相应的样品管道；
一个进样缓冲液池和一个样品废液池，有一条进样管道连接于进样缓冲液池和样品废液池之间，该进样管道与所述各样品管道连通；
一个分离缓冲液池和一个分离废液池，有一条分离管道连接于所述分离缓冲液池和分离废液池之间，该分离管道与所述进样管道通过交叉的方式连通。
2.一种多通道毛细管的电压控制方法，其特征在于，该方法含有以下步骤：
步骤1.进样：设定各样品池、进样缓冲液池、样品废液池、分离缓冲液池和分离废液池的电极电压，使指定样品池中的样品在电压驱动下，从该样品池依次经过样品管道和一部分进样管道进入样品废液池，而其他样品在电压的作用下停留在原位置，不会扩散到其它管道或样品池；
步骤2.回样：设定各样品池、进样缓冲液池、样品废液池、分离缓冲液池和分离废液池的电极电压，使指定样品在电压驱动下，一部分从所述进样管道中回到原来所在的样品池，另一部分进入所述的样品废液池，同时，处于进样管道与分离管道交叉部分的样品进入分离管道，而其他样品在电压的作用下停留在原位置，不会扩散到其它管道或样品池；
步骤3.分离：设定各样品池、进样缓冲液池、样品废液池、分离缓冲液池和分离废液池的电极电压，使指定样品在电压驱动下，在所述分离管道中进入所述分离废液池，而其他样品在电压的作用下停留在原位置，不会扩散到其它管道或样品池。
3.根据权利要求2所述的一种多通道毛细管的电压控制方法，其特征在于：所述样品池的直径为0.1mm～10mm。
4.根据权利要求2所述的一种多通道毛细管的电压控制方法，其特征在于：所述的电压，当以任何一个液体池为参考点，其范围为-106～+106V。
5.根据权利要求2所述的一种多通道毛细管的电压控制方法，其特征在于：所述电压是通过加工在芯片上的电极施加上的。
6.根据权利要求2所述的一种多通道毛细管的电压控制方法，其特征在于：所述电压是通过插入式电极施加上的。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN2005101354767A CN1991356B (zh) | 2005-12-31 | 2005-12-31 | 一种多通道毛细管电泳芯片及其电压控制方法 |
| PCT/CN2006/003541 WO2007076687A1 (en) | 2005-12-31 | 2006-12-22 | Multi-channel capillary electrophoresis microchips and uses thereof |
| EP06840605A EP1971854A4 (en) | 2005-12-31 | 2006-12-22 | MULTICANAL CAPILLARY ELECTROPHORESIS MICROCHIPS AND USES THEREOF |
| US12/158,489 US20090127114A1 (en) | 2005-12-31 | 2006-12-22 | Multi-channel capillary electrophoresis microchips and uses thereof |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN2005101354767A CN1991356B (zh) | 2005-12-31 | 2005-12-31 | 一种多通道毛细管电泳芯片及其电压控制方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN1991356A true CN1991356A (zh) | 2007-07-04 |
| CN1991356B CN1991356B (zh) | 2010-11-10 |
Family
ID=38213761
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN2005101354767A Expired - Fee Related CN1991356B (zh) | 2005-12-31 | 2005-12-31 | 一种多通道毛细管电泳芯片及其电压控制方法 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US20090127114A1 (zh) |
| EP (1) | EP1971854A4 (zh) |
| CN (1) | CN1991356B (zh) |
| WO (1) | WO2007076687A1 (zh) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105424784A (zh) * | 2015-12-15 | 2016-03-23 | 哈尔滨工业大学宜兴环保研究院 | 一种水中重金属离子检测微流控芯片与检测方法 |
| CN105536894A (zh) * | 2015-12-02 | 2016-05-04 | 哈尔滨工业大学 | 一种基于交流电热的高通量微混合芯片及其制备方法与应用 |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107219290B (zh) * | 2017-05-31 | 2020-05-22 | 天津市兰标电子科技发展有限公司 | 毛细管电泳-半导体生化传感器联用生化芯片 |
Family Cites Families (15)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE59410283D1 (de) * | 1993-11-11 | 2003-06-18 | Aclara Biosciences Inc | Vorrichtung und Verfahren zur elektrophoretischen Trennung von fluiden Substanzgemischen |
| US5976336A (en) * | 1997-04-25 | 1999-11-02 | Caliper Technologies Corp. | Microfluidic devices incorporating improved channel geometries |
| KR100351531B1 (ko) * | 1997-04-25 | 2002-09-11 | 캘리퍼 테크놀로지스 코포레이션 | 기하형상이 개선된 채널을 채용하는 미소 유체 장치 |
| US5900130A (en) * | 1997-06-18 | 1999-05-04 | Alcara Biosciences, Inc. | Method for sample injection in microchannel device |
| US6001231A (en) * | 1997-07-15 | 1999-12-14 | Caliper Technologies Corp. | Methods and systems for monitoring and controlling fluid flow rates in microfluidic systems |
| US5958694A (en) * | 1997-10-16 | 1999-09-28 | Caliper Technologies Corp. | Apparatus and methods for sequencing nucleic acids in microfluidic systems |
| US6143152A (en) * | 1997-11-07 | 2000-11-07 | The Regents Of The University Of California | Microfabricated capillary array electrophoresis device and method |
| JP3990910B2 (ja) * | 1999-07-16 | 2007-10-17 | アプレラ コーポレイション | 高密度電気泳動デバイスおよび方法 |
| JP2006509996A (ja) * | 2002-04-02 | 2006-03-23 | カリパー・ライフ・サイエンシズ・インコーポレーテッド | サンプル生体材料の１種以上のサンプル成分を分離及び単離するための方法、システム及び装置 |
| CN1238713C (zh) * | 2003-11-01 | 2006-01-25 | 浙江大学 | 集成微型电磁泵式毛细管电泳芯片 |
| CN2650127Y (zh) * | 2003-11-06 | 2004-10-20 | 浙江大学 | 可快速进样和换样的集成微泵式毛细电泳芯片 |
| CN2660530Y (zh) * | 2003-12-11 | 2004-12-01 | 中国科学院大连化学物理研究所 | 一种玻璃微流控芯片分离分析试剂盒 |
| CN1243109C (zh) * | 2004-03-22 | 2006-02-22 | 复旦大学 | 一种多通道电极微芯片、其制备方法及应用 |
| US7211184B2 (en) * | 2004-08-04 | 2007-05-01 | Ast Management Inc. | Capillary electrophoresis devices |
| CN100401048C (zh) * | 2005-05-19 | 2008-07-09 | 复旦大学 | 一种多通道微流控芯片及其制备方法 |
-
2005
- 2005-12-31 CN CN2005101354767A patent/CN1991356B/zh not_active Expired - Fee Related
-
2006
- 2006-12-22 US US12/158,489 patent/US20090127114A1/en not_active Abandoned
- 2006-12-22 WO PCT/CN2006/003541 patent/WO2007076687A1/en active Application Filing
- 2006-12-22 EP EP06840605A patent/EP1971854A4/en not_active Withdrawn
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105536894A (zh) * | 2015-12-02 | 2016-05-04 | 哈尔滨工业大学 | 一种基于交流电热的高通量微混合芯片及其制备方法与应用 |
| CN105424784A (zh) * | 2015-12-15 | 2016-03-23 | 哈尔滨工业大学宜兴环保研究院 | 一种水中重金属离子检测微流控芯片与检测方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN1991356B (zh) | 2010-11-10 |
| EP1971854A4 (en) | 2009-03-25 |
| EP1971854A1 (en) | 2008-09-24 |
| WO2007076687A1 (en) | 2007-07-12 |
| US20090127114A1 (en) | 2009-05-21 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| AU725433B2 (en) | Apparatus and methods for active biological sample preparation | |
| US8679313B2 (en) | Method and apparatus for concentrating molecules | |
| CN101250483A (zh) | 组合夹板微电极式微流控介电电泳细胞分离富集芯片 | |
| CN101078026A (zh) | 一种dna电化学传感器及其制备方法 | |
| US7767468B2 (en) | Repetitive affinity separation and uses therefor | |
| CN1991356A (zh) | 一种多通道毛细管电泳芯片及其电压控制方法 | |
| CN1304589C (zh) | 利用固相载体从生物粒子中分离核酸的方法 | |
| CN117504956A (zh) | 一种微纳流控芯片及生化标志物分子的分离方法 | |
| CN1908647A (zh) | 负压进样三维芯片毛细管阵列电泳系统 | |
| JP5192675B2 (ja) | 進行波アレイ、分離方法、および精製セル | |
| CN216639511U (zh) | 一种磁分离微流控芯片 | |
| CN1428434A (zh) | 一种检测微囊藻产毒的方法 | |
| CN1695775A (zh) | 一种生物大分子纯化回收的方法及装置 | |
| CN208810099U (zh) | 一种用于wb实验中的微流体芯片 | |
| CN1715902A (zh) | 一种夹流进样的毛细管电泳芯片及其使用方法 | |
| CN2638069Y (zh) | 生物芯片反应盒 | |
| CN216024947U (zh) | 一种集衍生化、萃取及电泳分离的微流控芯片装置 | |
| CN100335494C (zh) | 用于自由流电泳的分离液自平衡连通收集装置 | |
| CN1634965A (zh) | 一种生物样品中dna提取的方法 | |
| CN1238714C (zh) | 用于毛细管电泳的电动进样复合管 | |
| EP4382204A1 (en) | Device for integrated processing of biological samples | |
| EP3842147A1 (en) | Field-array free flow fractionation | |
| CN2763808Y (zh) | 一种具有亲水性的聚甲基丙烯酸甲酯微流控芯片 | |
| CN2569133Y (zh) | 一种电感耦合等离子体检测微流控芯片 | |
| Ito et al. | DETECTION OF SINGLE-BASE MUTATION BY AFFINITY CAPILLARY ELECTROPHORESIS IN A PDMS-GLASS HYBRID MICRODEVICE |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20101110 |
|
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |