CN215768411U - 一种液相色谱芯片 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种液相色谱芯片，包括依次串联连接的微泵接口、缓冲液通道、样本通道、色谱柱、检测通道和流体出口；所述微泵接口与恒压力驱动泵连接；所述缓冲液通道包括并联设于微泵接口和样本通道之间的多个缓冲液支路，所述多个缓冲液支路分别用于输送不同浓度的洗脱缓冲液。通过微泵接口与恒压力驱动泵连接，恒压力驱动泵输出恒定压力的气体对通道内的流体进行驱动，有利于减小液相色谱芯片的体积以及降低成本；通过设置多个缓冲液支路输送不同浓度的洗脱液，实现不间断流动下更换洗脱缓冲液，实现一次性多指标的检测，有效解决现有的色谱芯片在液路中流体不间断流动的前提下不具备分离多种样本组分的功能的技术问题。

Description

一种液相色谱芯片

技术领域

本实用新型涉及一种在微流体芯片上集成进样器、色谱柱和检测器的检测技术领域，特别涉及一种液相色谱芯片。

背景技术

液相色谱是常规实验室最常用的分离分析标准方法，能够实现不同样品组分的定性和定量分析；其工作原理是缓冲液(也称流动相)在高压泵的驱动下带动进样器中的样品进入色谱柱中，由于不同样品组分与色谱柱固定相作用位点的亲和力作用大小不同而分离，最后通过后端检测器进行定量检测。然而，传统的液相色谱仪器不仅体积庞大、价格昂贵，依赖实验室环境；还存在着检测灵敏度偏低，试剂消耗量大等问题。1990年，瑞士的Manz等首次提出了在硅片上加工高压液相色谱的概念，并明确指出了芯片上色谱柱微型化可能产生的优势，比如更高的柱效，更容易定位检测池的位置和更低的单芯片成本。通过微流控技术将传统色谱分离所需的泵、进样器、混合器、色谱柱和检测器等功能部件集成到单个芯片上并形成液相色谱芯片，具有样品和试剂消耗量少、体积小、成本低以及检测灵敏度高等优点，可实现目标混合物的现场快速分析。

公告号为CN108333266B的中国专利提出一种耐高压微型芯片式液相色谱，在微芯片上集成平面六通进样器、色谱分离柱和检测器等三部分功能组件，减小了柱外效应引起的谱带展宽并提高检测灵敏度。然而，在复杂样品分离方面，需要一个能够输出微流量的高压力微泵作为驱动力，而传统的高压泵虽然通过分流方式实现微流量的输出，但是其体积大、成本高。此外，对于全血样本的色谱检测，在需要进行多项指标检测时，需要不同的样本组分依次通过色谱柱才可以实现检测。不同的样本组分需要有不同浓度的洗脱缓冲液来对样本进行洗脱，这样色谱柱内的样本才可以有效分离成不同组分。而现有的色谱芯片在液路中流体不间断流动的前提下，不具备分离多种样本组分的功能。

故，现有技术具有较大的改进空间。

实用新型内容

本实用新型的目的是为了弥补现有技术的不足，提出一种液相色谱芯片，通过液相色谱芯片上微泵接口与恒压力驱动泵连接，恒压力驱动泵输出恒定压力的气体对通道内的流体进行驱动，有利于减小液相色谱芯片的体积以及降低成本；同时还可以通过多个缓冲液支路输送不同浓度的洗脱液，实现不间断流动下更换洗脱缓冲液，实现一次性多指标的检测。

为了达到上述目的，本实用新型通过以下技术方案实现：

本实用新型所述液相色谱芯片，包括依次串联连接的微泵接口、缓冲液通道、样本通道、色谱柱、检测通道和流体出口；所述微泵接口与恒压力驱动泵连接；所述缓冲液通道包括并联设于微泵接口和样本通道之间的多个缓冲液支路，所述多个缓冲液支路分别用于输送不同浓度的洗脱缓冲液。

通过微泵接口与恒压力驱动泵连接，恒压力驱动泵输出恒定压力的气体对通道内的流体进行驱动，有利于减小液相色谱芯片的体积以及降低成本。

在进行样本洗脱和检测时，整个色谱柱、检测池中的流体需要连续不间断流动，否则检测到的信号峰值不稳定，难以获得准确信号和结果。样本中不同的组分，需要对应使用不同浓度的洗脱液来洗脱。本实用新型通过设置多个缓冲液支路，可以通过不同缓冲液支路实现无缝切换洗脱缓冲液，保证色谱柱和检测池中流体不间断流动，不同待测样本组分可以根据不同洗脱缓冲液的供应顺序，依次流经检测池，这样既可以保证检测信号的连续，有利于提高检测准确性，又可以实现同一样本中多指标的一次性检测。

本领域技术人员可以根据分离所需缓冲液种类从而设置对应数量的缓冲液支路的数量，本实用新型不作限定。

根据以上方案，每个所述缓冲液支路均包括有弯管通道，所述弯管通道的两端通过微阀分别与微泵接口、样本通道连接。

根据以上方案，所述弯管通道的两端与其相邻的微阀之间通过支路通道分别与缓冲液入口、缓冲液出口连接；所述支路通道上均设有微阀。

根据以上方案，所述样本通道与所述缓冲液通道之间、所述样本通道与所述色谱柱之间通过支路通道分别与样本入口、样本出口连接；所述支路通道上均设有微阀。

根据以上方案，所述色谱柱上连接有填充通道，所述填充通道通过微阀与所述色谱柱连接。

根据以上方案，所述色谱柱的两端分别设有柱塞。位于色谱柱通道的两端的柱塞，用于将色谱填料截留并固定于色谱柱内。

根据以上方案，所述色谱柱通道设为蜿蜒形状。通过将色谱柱通道设为蜿蜒形状，有利于样品与色谱柱通道内的色谱柱填料充分混合，提高分离效果。

本实用新型的有益效果在于：

本实用新型提供的一种液相色谱芯片，通过微泵接口与恒压力驱动泵连接，恒压力驱动泵输出恒定压力的气体对通道内的流体进行驱动，有利于减小液相色谱芯片的体积以及降低成本，有效解决现有液相色谱芯片系统体积大、成本高的技术问题；通过设置多个缓冲液支路输送不同浓度的洗脱液，实现不间断流动下更换洗脱缓冲液，实现一次性多指标的检测，并有利于提高检测准确性，有效解决现有的色谱芯片在液路中流体不间断流动的前提下不具备分离多种样本组分的功能的技术问题。

附图说明

图1是本实用新型所述液相色谱芯片的结构示意图。

图中：1、微泵接口；2、缓冲液通道；21、缓冲液入口；22、缓冲液出口；23、弯管通道；3、样本通道；31、样本入口；32、样本出口；4、色谱柱；41、填料通道；42、柱塞；5、检测通道；6、流体出口。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。

如图1所示，本实用新型一种液相色谱芯片，包括依次串联连接的微泵接口1、缓冲液通道2、样本通道3、色谱柱4、检测通道5和流体出口6；所述微泵接口1与恒压力驱动泵连接；所述缓冲液通道2包括并联设于微泵接口1和样本通道3之间的多个缓冲液支路，所述多个缓冲液支路分别用于输送不同浓度的洗脱缓冲液。

通过微泵接口1与恒压力驱动泵连接，恒压力驱动泵输出恒定压力的气体对通道内的流体进行驱动，有利于减小液相色谱芯片的体积以及降低成本；而且通过设置多个缓冲液支路输送不同浓度的洗脱液，不仅实现不间断流动下更换洗脱缓冲液，提高检测准确性，而且可以实现一次性多指标的检测。

进一步地说，每个所述缓冲液支路均包括有弯管通道23，所述弯管通道23的两端通过微阀分别与微泵接口1、样本通道3连接。

进一步地说，所述弯管通道23的两端与其相邻的微阀之间通过支路通道分别与缓冲液入口21、缓冲液出口22连接；所述支路通道上均设有微阀。

进一步地说，所述样本通道3与所述缓冲液通道2之间、所述样本通道3与所述色谱柱4之间通过支路通道分别与样本入口31、样本出口32连接；所述支路通道上均设有微阀。

进一步地说，为了便于将色谱填料填充到色谱柱4内；所述色谱柱4上连接有填充通道41，所述填充通道41通过微阀与所述色谱柱4连接；所述色谱柱4的两端分别设有柱塞42。位于色谱柱通道4的两端的柱塞42，用于将色谱填料截留并固定于色谱柱4内。

进一步地说，所述色谱柱通道4设为蜿蜒形状。通过将色谱柱通道4设为蜿蜒形状，有利于样品与色谱柱通道4内的色谱柱填料充分混合，提高分离效果。

为了便于对所述液相色谱芯片的工作过程进行描述，将位于不同通道上的微阀标示为a、b、c、d、e、f、g，具体的位置对应关系参见附图1。

本实用新型所述液相色谱芯片在使用时，

1)将各通道上的微阀关闭；

2)填充填料：将色谱填料制成匀浆液，打开微阀g，通过外部泵将匀浆液注入到色谱柱4内，在外部泵的驱动下以恒定压力或恒定流量将匀浆液流经填料通道41泵入色谱柱4内，由于色谱柱4两侧有柱塞42阻挡，匀浆液中的色谱填料将被保留在色谱柱4中，最后关闭微阀g；

3)添加缓冲液：打开第一个缓冲液支路上的微阀b和微阀c，使洗脱缓冲液在外部泵的驱动下从缓冲液入口21进入该缓冲液支路并从缓冲液出口22流出，当该缓冲液填充满管路时，关闭微阀b和微阀c；根据检测需要，若需要使用到不同浓度的洗脱缓冲液，可参照上述操作将不同浓度的洗脱缓冲液分别注入到缓冲液通道2中另外的缓冲液支路中，每个缓冲液支路均可注入一种浓度的洗脱缓冲液，多个缓冲液支路则可以分别注入多种不同浓度的洗脱缓冲液。如图1中所示的实施例，包含有二个缓冲液支路，则可以实现二种浓度的洗脱缓冲液的不间断输送。

4)启动微泵；

5)平衡色谱柱：打开缓冲液通道2中第一个缓冲液支路上的微阀a和微阀d，该缓冲液支路中的缓冲液在微泵的驱动下进入到色谱柱中，通过观察检测器的信号值1min以上，直至信号值稳定为止，关闭微阀a和微阀d；

6)进样：打开微阀e和微阀f，样品在外部泵的驱动下从样本入口31进入到样本通道3中并从样本出口32流出，当样本开始从样本出口32流出时，迅速关闭微阀e和微阀f，使样本通道3中注满样本并完全排出通道中的空气；

7)分离和检测：打开缓冲液通道2中第一个缓冲液支路上的微阀a和微阀d，该缓冲液支路中的洗脱缓冲液，在恒压力驱动泵提供的驱动气体的推动作用下，洗脱缓冲液进入到色谱柱4中将保留能力较弱的组分先洗脱出来，经过设定的梯度时间后，关闭该缓冲液支路中的微阀a和微阀d；同步打开缓冲液通道2中第二个缓冲液支路上的微阀a和微阀d，该缓冲液支路中的洗脱缓冲液同样地在恒压力驱动泵驱动下进入到色谱柱中将保留能力较强的组分洗脱出来，经过设定的梯度时间后，关闭该缓冲液支路中的微阀a和微阀d；再打开缓冲液通道2中第一个缓冲液支路上的微阀a和微阀d，进行色谱柱的再平衡，以便进行下一次样品的分离和检测，再平衡完成后，关闭微阀a和微阀d。在此过程中，不同浓度的缓冲液将样本中不同组分在色谱柱中进行分离，检测通道5中的检测器对不同组分进行定量检测，所述检测器将信号传输到信号处理器进行处理，从而完成检测；

8)第2-N次测试：重复步骤6)和7)即可。若洗脱缓冲液使用完，则重复步骤3)进行洗脱缓冲液添加，然后再重复步骤6)和7)进行测试。

需要说明的是，平衡色谱柱的洗脱缓冲液一般采用低浓度洗脱缓冲液，再配合至少一种浓度更高一些的洗脱缓冲液，可完成样本中多种不同组分的洗脱。在检测操作过程中，只需要选择对应浓度的缓冲液支路，即可完成分离和检测过程。这样，通过多支路的配合，实现不同浓度的洗脱缓冲液输送，使色谱柱和检测通道中液体连续不间断地流动，检测器便可以通过检测通道获得连续的检测信号，实现同一样本中多指标的连续检测，而且检测过程可以一次性完成。

以上所述仅是本实用新型的较佳实施方式，故凡依本实用新型专利申请范围所述的构造、特征及原理所做的等效变化或修饰，均包括于本实用新型专利申请范围内。

Claims (7)

1.一种液相色谱芯片，其特征在于，包括依次串联连接的微泵接口(1)、缓冲液通道(2)、样本通道(3)、色谱柱(4)、检测通道(5)和流体出口(6)；所述微泵接口(1)与恒压力驱动泵连接；所述缓冲液通道(2)包括并联设于微泵接口(1)和样本通道(3)之间的多个缓冲液支路，所述多个缓冲液支路分别用于输送不同浓度的洗脱缓冲液。

2.根据权利要求1所述的液相色谱芯片，其特征在于，每个所述缓冲液支路均包括有弯管通道(23)，所述弯管通道(23)的两端通过微阀分别与微泵接口(1)、样本通道(3)连接。

3.根据权利要求2所述的液相色谱芯片，其特征在于，所述弯管通道(23)的两端与其相邻的微阀之间通过支路通道分别与缓冲液入口(21)、缓冲液出口(22)连接；所述支路通道上均设有微阀。

4.根据权利要求1所述的液相色谱芯片，其特征在于，所述样本通道(3)与所述缓冲液通道(2)之间、所述样本通道(3)与所述色谱柱(4)之间通过支路通道分别与样本入口(31)、样本出口(32)连接；所述支路通道上均设有微阀。

5.根据权利要求1所述的液相色谱芯片，其特征在于，所述色谱柱(4)上连接有填充通道(41)，所述填充通道(41)通过微阀与所述色谱柱(4)连接。

6.根据权利要求5所述的液相色谱芯片，其特征在于，所述色谱柱(4)的两端分别设有柱塞(42)。

7.根据权利要求5所述液相色谱芯片，其特征在于，所述色谱柱(4)设为蜿蜒形状。

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