CN2798087Y - 微流控芯片负压进样和分离的装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供微流控芯片负压进样和分离的装置，由微流控芯片、柱塞泵、三通阀、接口，高压电源组成，其特征是三通阀a端口直接与大气相通，柱塞泵与三通阀c端口相接，三通阀b端口通过联接管道与接口相通，微流控芯片上有缓冲液储液池B、缓冲液废液储液池BW、样品储液池S、样品废液池SW，接口安装微流控芯片样品废液池SW上面，微流控芯片进样通道为S－SW，分离通道为B－BW，在分离通道B－BW二端连接高压电源。本实用新型的装置结构简单，除微流控芯片外，仅用一个柱塞泵，一个三通阀和一个高压电源，进样速度快，操作安全。

Description

微流控芯片负压进样和分离的装置

所属技术领域

本实用新型涉及微流控芯片毛细管电泳分析技术，特别是涉及在微流控芯片毛细管电泳上进样和分离装置。

背景技术

自从1990年提出微全分析系统概念以来，微流控芯片技术已在医学和生命科学领域开辟了广阔的发展空间。微流控芯片毛细管电泳技术已用于DNA测序，DNA片段的分离和鉴定，氨基酸、多肽、蛋白质的分离测定以及单细胞内组分的分析等。

对于上述应用，准确控制皮升级的样品进样量是分离测定的关键。目前普遍采用基于电渗流驱动的电动进样方式进样，如电夹流进样，悬浮进样和门式进样等。但是由于电动进样时有“歧视效应”，即正负离子在电场中迁移速度不一致，导致样品塞的组成与样品溶液的组成不一致。通过延长进样时间可以减小样品塞与样品溶液组成上的差异，但又削弱了微流控芯片快速分析的特点。同时，芯片毛细管表面性质的变化会导致电渗流大小的改变，使进样量的精密度大大降低，毛细管表面性质变化严重时，电渗流方向也会改变，使样品无法进入进样和分离通道。

为了解决上述问题，在微流控芯片毛细管电泳的进样技术方面，也有压力进样的报道。即在注样阶段，用注射泵或其他驱动器施加压力驱动样品池中样品进入进样通道，并通过进样通道和分离通道的交叉处流入废液池。由于微流控芯片的网络结构，为了防止样品溶液在进样时进入分离通道而导致分离效率降低，需要使用双注射泵或三个注射泵，或者使用计算机通过软件和压力传感器控制多个电控阀，使样品溶液在进样通道和分离通道的交叉处形成稳定的样品塞，从而增加了进样系统的成本和进样操作的难度；在分离阶段，在微流控芯片交叉处已形成皮克级的样品塞被加在分离通道上的电场所产生的电渗流带入分离通道分离测定。如果导电的样品或电泳缓冲液泄漏出输液设备，会导致输液设备带高压电而影响安全操作。

发明内容

本实用新型目的是为了提供一种操作方便、进样量重现性好、无“歧视效应”和结构简单的微流控芯片毛细管电泳负压进样和分离的装置。

本实用新型提供的微流控芯片负压进样和分离的装置，由微流控芯片、柱塞泵、三通阀、接口和高压电源组成，其特征是三通阀a端口直接与大气相通，柱塞泵与三通阀c端口相接，三通阀b端口通过联接管道与接口相通，微流控芯片上有缓冲液储液池B、缓冲液废液储液池BW、样品储液池S、样品废液池SW，接口安装在微流控芯片样品废液池SW上面。微流控芯片进样通道为S-SW，分离通道为B-BW，在分离通道B-BW的二端连接高压电源。

本实用新型提供微流控芯片负压进样和分离的装置，在进样阶段，通过抽取微流控芯片样品废液池中的空气，使样品废液池中形成负压，从而使样品池中的样品通过微流控芯片交叉处而流入废液池，与此同时，缓冲溶液池和缓冲溶液废液池中的溶液也在大气压的作用下也通过微流控芯片交叉处流入废液池，使样品溶液在进样通道和分离通道的交叉处形成稳定的样品塞，从而防止了样品塞在微流控芯片交叉处扩散增宽；在分离阶段，切换负压进样和分离的装置中的三通阀b端和a端连通。由于三通阀的a端直接与大气相通，从而使使样品废液池与大气相通，它与其他液池之间的压力差立即同时消失，可以使微流控芯片交叉处形成皮克级的样品塞被加在分离通道上的电场所产生的电渗流带入分离通道分离测定。通过优化各储液池的液面高度，可以防止样品溶液在分离时进入分离通道而影响分离效果。

本实用新型微流控芯片负压进样和分离的装置结构简单，除微流控芯片外，仅用一个柱塞泵，一个三通阀和一个高压电源，进样速度快，进样量不随微通道表面性质的改变而改变，操作方便，安全，克服了目前微流控芯片毛细管电泳电动进样时进样速度慢，进样量随微通道表面性质的改变而改变，进样需用多路电源和控制系统等的不足。与现有的压力进样装置相比，本实用新型具有操作简单，安全，微流控芯片中带电的液体通过空气或真空与产生负压和释放负压的泵和阀等装置相绝缘等特点。

附图说明

图1负压进样微流控芯片毛细管电泳分离装置示意图

图2微流控芯片与三通阀接口示意图

图中：1-微流控芯片，2-柱塞泵，3-三通阀及a、b、c三个端口，4-接口，5-高压电源，6-进样通道，7-样品废液储液池中的溶液，8-样品废液储液池中液面上方的空气，9-样品废液储液池SW，10-密封胶管，11-联接管道。

具体实施方式

实施例1

参见图1、图2，微流控芯片1上B和BW之间的通道是分离通道，S和SW之间的通道是进样通道，B、BW、S和SW分别代表缓冲液储液池、缓冲液废液储液池、样品储液池和样品废液池。三通阀3的a端口直接与大气相通，柱塞泵2与三通阀3的c端口相接，三通阀3的b端口通过联接管道11与接口4相连，接口4安装在微流控芯片样品废液池SW上面。在微流控芯片上的样品储液池S中加入样品溶液，在其他储液池B、SW、BW加入不同体积的电泳缓冲液，保持分离通道两端储液池B和BW的液面高度相同，样品储液池S中液面的高度小于分离通道两端储液池B和BW的液面高度，样品废液储液池SW中的液面高度小于储液池S中液面的高度。接口示意图见图2。其中6为进样通道，7为样品废液储液池中的溶液，8是样品废液储液池中液面上方的空气，9是样品废液储液池SW，11是联接管道，10是密封胶管，将密封胶管插入废液储液池SW上部作为接口，插入的密封胶管始终保持不与SW储液池内的电泳缓冲液的液面相接触，同时保证接口的气密性。在分离通道B端施加+1200V高电压，BW端接地。

微流控芯片毛细管电泳分析的操作由注样和分离二个阶段组成。在注样阶段，三通阀3的b端和c端连通，采用注射器容积为0.5-1mL的柱塞泵2，通过三通阀3和接口4内抽样品废液池(SW)空气，使样品废液池(SW)内造成负压，微流控芯片上其他储液池中的样品溶液和缓冲液等在大气压的作用下向样品废液池流动，在进样通道和分离通道的交叉处形成稳定的样品塞；在分离阶段，使三通阀b端和a端连通。由于三通阀的a端直接与大气相通，从而使使样品废液池与大气相通，它与其它液池之间的压力差立即同时消失，可以使在微流控芯片交叉处已形成皮克级的样品塞被加在分离通道上的电场所产生的电渗流带入分离通道，开始电泳分离；分离结束前，使三通阀a端和c端连通，柱塞泵压出空气，使柱塞复位。

由于样品溶液在压力差的作用下流动，避免了电动进样的歧视效应和进样对电渗流的依赖。同时，溶液在压力作用下流动的速度要远大于电渗流的流速，使进样速度大大提高，从而提高了微流控芯片毛细管电泳的分析样品的速度。且在产生负压的泵和阀内无导电液体，大大提高了本实用新型操作的安全性。

Claims (3)

1、一种微流控芯片负压进样和分离的装置，由微流控芯片、柱塞泵、三通阀、接口，高压电源组成，其特征是三通阀a端口直接与大气相通，柱塞泵与三通阀c端口相接，三通阀b端口通过联接管道与接口相通，微流控芯片上有缓冲液储液池B，缓冲液废液储液池BW，样品储液池S，样品废液池SW，接口安装在微流控芯片样品废液池SW上方，微流控芯片进样通道为S-SW，分离通道为B-BW，在分离通道B-BW的二端设置高压电源。

2.根据权利要求1所述的微流控芯片负压进样和分离的装置，其特征是所述接口(4)用聚四氟乙烯管作为连接管(11)，它的一端与三通阀(3)的b端相连，另一端插入密封胶管(10)中，密封胶管(10)有良好的弹性，保证接口的气密性，密封胶管与SW储液池内的电泳缓冲液的液面相之间有空气空间(8)，以防止液体负压时抽出。

3.根据权利要求1所述的微流控芯片负压进样和分离的装置，其特征是所述柱塞泵配制的注射器容积为0.5-1mL。

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