NL1021269C2 - Electrode system, for electro hydraulic microsystems, used for chemical analysis, includes hydraulic constriction filled with second electrically conductive liquid - Google Patents
Electrode system, for electro hydraulic microsystems, used for chemical analysis, includes hydraulic constriction filled with second electrically conductive liquid Download PDFInfo
- Publication number
- NL1021269C2 NL1021269C2 NL1021269A NL1021269A NL1021269C2 NL 1021269 C2 NL1021269 C2 NL 1021269C2 NL 1021269 A NL1021269 A NL 1021269A NL 1021269 A NL1021269 A NL 1021269A NL 1021269 C2 NL1021269 C2 NL 1021269C2
- Authority
- NL
- Netherlands
- Prior art keywords
- reservoir
- hydraulic
- restriction
- electrode
- electrically conductive
- Prior art date
Links
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
- G01N27/44704—Details; Accessories
- G01N27/44713—Particularly adapted electric power supply
Abstract
Description
Elektrodesysteem en werkwijze voor het aanleggen van elektrische spanningen en het teweegbrengen van elektrische stromenElectrode system and method for applying electrical voltages and generating electrical currents
De uitvinding heeft betrekking op een elektrodesysteem voor aansluiting op een 5 hydraulisch systeem, met name een elektro-hydraulisch microsysteem waarin elektro-osmose en/of elektroforese kan plaatsvinden, welk elektrodesysteem omvat: - een reservoir welk reservoir ten minste gedeeltelijk kan worden gevuld met een eerste elektrisch geleidende vloeistof, en een elektrode, bij voorkeur een vaste-stof elektrode, bijvoorbeeld een platina elektrode, 10 in contact met in het reservoir aanwezige vloeistof.The invention relates to an electrode system for connection to a hydraulic system, in particular an electro-hydraulic microsystem in which electro-osmosis and / or electrophoresis can take place, which electrode system comprises: - a reservoir which reservoir can be filled at least partially with a first electrically conductive liquid, and an electrode, preferably a solid-state electrode, for example a platinum electrode, in contact with liquid present in the reservoir.
De uitvinding betreft voorts een werkwijze voor het aanleggen van elektrische spanningen en het teweegbrengen van elektrische stromen in een hydraulisch systeem middels zo een elektrodesysteem.The invention further relates to a method for applying electrical voltages and generating electrical currents in a hydraulic system by means of such an electrode system.
15 Bekend zijn elektro-hydraulische microsystemen waarin middels elektroden elektrokinetische verschijnselen worden opgewekt. Dergelijke systemen worden onder andere ingezet bij chemische analyses, en kunnen hydraulische componenten als reservoirs, pompen en kleppen en (netwerken van) capillairen en kanaaltjes omvatten. Vloeistoftransport door de kanaaltjes kan plaatsvinden middels elektro-osmose, en een 20 chemische scheiding kan worden bewerkstelligd door gebruik te maken van capillaire (zone) elektroforese. Dergelijke systemen vinden onder andere toepassing in draagbare compacte analyseapparatuur en in de ruimtevaart.Electro-hydraulic microsystems are known in which electrokinetic phenomena are generated by means of electrodes. Such systems are used for chemical analyzes, among other things, and can include hydraulic components such as reservoirs, pumps and valves and (networks of) capillaries and channels. Liquid transport through the channels can take place by electro-osmosis, and a chemical separation can be achieved by using capillary (zone) electrophoresis. Such systems find application in, among other things, portable compact analysis equipment and in space travel.
Een bekend probleem bij het opwekken van de benodigde, meestal relatief grote, 25 elektrische spanningen en stromen in genoemde elektro-hydraulische microsystemen is gasvorming, met name bij de elektroden, bijvoorbeeld door de elektrolyse van water of een ander oplosmiddel, of door andere ongewenste nevenreacties. Het gevormde gas kan zich op ongewenste plaatsen in het systeem ophopen en zo gasbellen vormen welke kunnen interfereren met de elektrische stroomdoorvoering, met de elektrokinetische processen en 30 met het hydraulisch transport in delen van het systeem. Daardoor wordt de goede werking van het complete systeem verstoord. Met name in microsystemen met componenten met zeer kleine afmetingen kunnen deze gasbellen een groot en lastig probleem vormen.A known problem in generating the required, usually relatively large, electrical voltages and currents in said electro-hydraulic microsystems is gas formation, in particular at the electrodes, for example by the electrolysis of water or another solvent, or by other undesired side reactions . The gas formed can accumulate at undesired places in the system and thus form gas bubbles which can interfere with the electrical current flow, with the electrokinetic processes and with the hydraulic transport in parts of the system. This disrupts the proper functioning of the entire system. Especially in microsystems with components with very small dimensions, these gas bubbles can be a major and difficult problem.
1021269· 21021269 · 2
Een mogelijke oplossing is het afvoeren van het gevormde gas, waartoe veelal complexe en derhalve kostprijsverhogende maatregelen dienen te worden getroffen. Ook het chemisch binden van het gevormde gas behoort tot de mogelijkheden, zie bijvoorbeeld DE 4221970. Daartoe dienen één of meer bindende stoffen te worden toegevoegd. Een andere 5 mogelijkheid is toevoegen van een stof die een passiverende laag vormt op de elektrode en zo een gasvormende interactie tussen oplosmiddel en elektrode verhindert, zie bijvoorbeeld US 5853917. Toegevoegde stoffen kunnen het systeem echter vervuilen en bijvoorbeeld interfereren met een chemische analyse.A possible solution is the discharge of the gas formed, for which often complex and therefore cost-increasing measures must be taken. The chemical binding of the gas formed is also possible, see for example DE 4221970. To this end, one or more binding substances must be added. Another possibility is to add a substance that forms a passivating layer on the electrode and thus prevents a gas-forming interaction between solvent and electrode, see for example US 5853917. However, added substances can contaminate the system and, for example, interfere with a chemical analysis.
10 Doel van de onderhavige uitvinding is het verschaffen van een doeltreffende en kostprijsgunstige oplossing voor het hierboven geschetste probleem van ongewenste gasvorming, met name aan de elektroden, in het bijzonder toepasbaar in elektro-hydraulische microsystemen.The object of the present invention is to provide an efficient and cost-effective solution to the above-described problem of undesired gas formation, in particular at the electrodes, in particular applicable in electro-hydraulic microsystems.
De uitvinding verschaft daartoe een elektrodesysteem van het in de aanhef van conclusie 1 15 genoemde type, met het kenmerk, dat het elektrodesysteem tevens een hydraulische restrictie omvat, bij voorkeur een capillair kanaal met een kenmerkende doorsnedenafmeting van bij voorkeur tussen 1 en 100 pm, bij nadere voorkeur tussen 5 en 20 pm, welke hydraulische restrictie ten minste gedeeltelijk kan worden gevuld met een tweede elektrisch geleidende vloeistof voor het realiseren van een elektrische verbinding 20 tussen het reservoir en het hydraulisch systeem, waarbij de hydraulische restrictie een, ten opzichte van de aangrenzende componenten van het elektrodesysteem en het hydraulisch systeem, relatief grote hydraulische stromingsweerstand en diffusieweerstand vormt tussen het reservoir en het hydraulisch systeem.To this end, the invention provides an electrode system of the type mentioned in the preamble of claim 1, characterized in that the electrode system also comprises a hydraulic restriction, preferably a capillary channel with a characteristic cross-sectional dimension of preferably between 1 and 100 µm, at more preferably between 5 and 20 µm, which hydraulic restriction can be filled at least partially with a second electrically conductive liquid for realizing an electrical connection between the reservoir and the hydraulic system, wherein the hydraulic restriction is a, relative to the adjacent components of the electrode system and the hydraulic system, relatively large hydraulic flow resistance and diffusion resistance between the reservoir and the hydraulic system.
Door de grote hydraulische stromingsweerstand en diffusieweerstand van de restrictie zal 25 de uitwisseling van materie, vloeistof en daarin aanwezige deeltjes, tussen reservoir en hydraulisch systeem gering zijn, dat wil zeggen relatief traag ten opzichte van de elektrokinetische processen in het hydraulisch systeem en de elektrochemische processen in het reservoir. Terwijl in het gegeven gebied van doorsnedenafmetingen van de restrictie, indien reservoir en restrictie zijn gevuld met voldoende elektrisch geleidende vloeistof, het 30 geheel toch genoeg elektrische stroom zal kunnen geleiden voor bijvoorbeeld het aandrijven van een elektro-osmotisch proces.Due to the large hydraulic flow resistance and diffusion resistance of the restriction, the exchange of matter, liquid and particles present therein between reservoir and hydraulic system will be small, that is to say relatively slow relative to the electrokinetic processes in the hydraulic system and the electrochemical processes. in the reservoir. While in the given cross-sectional area of the restriction, if reservoir and restriction are filled with sufficient electrically conductive liquid, the whole will nevertheless be able to conduct enough electric current for, for example, driving an electro-osmotic process.
1021269* 31021269 * 3
In een voorkeursuitvoering is het reservoir ten minste gedeeltelijk gevuld met een eerste elektrisch geleidende waterige oplossing, bij voorkeur een bloedloogzout (kaliumijzercyanaat) oplossing.In a preferred embodiment, the reservoir is at least partially filled with a first electrically conductive aqueous solution, preferably a blood lye salt (potassium iron cyanate) solution.
In de eerste vloeistof aanwezige geladen deeltjes verzorgen de elektrische stroom door het 5 reservoir. Bij een juiste keuze van toegevoegde of opgeloste stof kan een ongewenste gasvormende reactie worden voorkomen. Een waterige oplossing van geel respectievelijk rood bloedloogzout is in het bijzonder geschikt omdat Fe(CN)64' een sterkere reductor is dan water, terwijl Fe(CN)63' een sterkere oxidator is dan water, zodat de betrokken halfreactie waarbij zuurstofgas respectievelijk waterstofgas ontstaat, kan worden 10 verdrongen door oxidatie van Fe(CN)64* respectievelijk reductie van Fe(CN)63'. Indien een mengsel van geel en rood bloedloogzout wordt toegepast, kan het betreffende elektrodesysteem zowel anodisch als kathodisch worden gebruikt waarbij in beide situaties ongewenste gasvorming ten minste gedeeltelijk wordt verhinderd.Charged particles present in the first liquid provide the electrical current through the reservoir. With a correct choice of added or dissolved substance, an undesired gas-forming reaction can be prevented. An aqueous solution of yellow or red anhydrous salt is particularly suitable because Fe (CN) 64 'is a stronger reducer than water, while Fe (CN) 63' is a stronger oxidizer than water, so that the half reaction involved, in which oxygen gas or hydrogen gas is formed can be displaced by oxidation of Fe (CN) 64 * and reduction of Fe (CN) 63 'respectively. If a mixture of yellow and red blood lye salt is used, the electrode system in question can be used both anodically and cathodically, wherein in both situations unwanted gas formation is at least partially prevented.
De restrictie is bij voorkeur ten minste gedeeltelijk gevuld met een tweede elektrisch 15 geleidende vloeistof, bijvoorbeeld een tweede elektrisch geleidende waterige oplossing. In de tweede vloeistof aanwezige geladen deeltjes verzorgen dan de elektrische stroom door de restrictie. Uiteraard kan de tweede elektrisch geleidende vloeistof gelijk zijn aan de eerste elektrisch geleidende vloeistof.The restriction is preferably at least partially filled with a second electrically conductive liquid, for example a second electrically conductive aqueous solution. The charged particles present in the second liquid then provide the electrical current through the restriction. The second electrically conductive fluid can of course be the same as the first electrically conductive fluid.
20 In een voorkeursuitvoering omvat het elektrodesysteem tevens middelen, bij voorkeur een spoelkanaal, voor het ten minste gedeeltelijk opvangen en/of afvoeren van: - uit het reservoir of de restrictie afkomstige, bijvoorbeeld vanuit het reservoir door de restrictie gestroomde vloeistof en gediffundeerde, materie, en/of zich in de richting van de restrictie en het reservoir verplaatsende, bijvoorbeeld uit het 25 hydraulisch systeem afkomstige, materie.In a preferred embodiment, the electrode system also comprises means, preferably a flushing channel, for at least partially collecting and / or discharging: - liquid flowing through the restriction, for example liquid flowing through the restriction and diffused matter, from the reservoir, and / or matter moving in the direction of the restriction and the reservoir, for example from the hydraulic system.
Ondanks de hoge hydraulische stromingsweerstand en diffusieweerstand van de restrictie, zal een relatief kleine hoeveelheid materie toch vanuit het reservoir door de restrictie in de richting van het hydraulisch systeem stromen of diffunderen, in elk geval de geladen deeltjes die de elektrische stroom in reservoir respectievelijk restrictie verzorgen, 30 bijvoorbeeld in het geval van bloedloogzout Fe(CN)é4’ en Fe(CN)ö3\ Door het opvangen en/of afvoeren van deze materie middels het spoelkanaal wordt de verdere verspreiding ervan verhinderd en zal bijvoorbeeld het hydraulisch systeem niet vervuilen, en zo kan ook 1011269· 4 de verspreiding van uit het hydraulisch systeem afkomstige materie naar de restrictie en het reservoir toe, worden voorkomen.Despite the high hydraulic flow resistance and diffusion resistance of the restriction, a relatively small amount of matter will still flow or diffuse from the reservoir through the restriction in the direction of the hydraulic system, in any case the charged particles that provide the electrical current in the reservoir or restriction, respectively. , For example in the case of blood liquor salt Fe (CN) 4 'and Fe (CN) 0 3. By collecting and / or discharging this matter through the flushing channel, its further spread is prevented and, for example, the hydraulic system will not become contaminated, and thus also the 1011269 · 4 can prevent the spreading of matter from the hydraulic system to the restriction and the reservoir.
Daartoe zijn de middelen bij voorkeur voorzien van een ingang en een uitgang zodanig dat de middelen ten minste gedeeltelijk doorspoeld kunnen worden.To that end, the means are preferably provided with an entrance and an exit such that the means can be flushed at least partially.
5 Ook kan het spoelkanaal middels deze ingang en uitgang, tijdens de uitvoering van bijvoorbeeld een chemische analyse, naar believen worden gevuld met bijvoorbeeld een sample oplossing, een bufferoplossing en dergelijke.The flushing channel can also be filled as desired with, for example, a sample solution, a buffer solution and the like through this input and output during the execution of, for example, a chemical analysis.
Voorts verschaft de uitvinding een werkwijze van het in de aanhef van conclusie 6 10 genoemde type, met het kenmerk, dat een elektrische verbinding tussen het reservoir en het hydraulisch systeem wordt gerealiseerd middels een hydraulische restrictie, bij voorkeur een capillair kanaal met een kenmerkende doorsnedenafmeting van bij voorkeur tussen 1 en 100 pm, bij nadere voorkeur tussen 5 en 20 pm, waartoe de hydraulische restrictie ten minste gedeeltelijk wordt gevuld met een tweede elektrisch geleidende vloeistof, waarbij de 15 hydraulische restrictie een, ten opzichte van de aangrenzende componenten van het elektrodesysteem en het hydraulisch systeem, relatief grote hydraulische stromingsweerstand en diffusieweerstand vormt tussen het reservoir en het hydraulisch systeem.The invention further provides a method of the type mentioned in the preamble of claim 6, characterized in that an electrical connection between the reservoir and the hydraulic system is realized by means of a hydraulic restriction, preferably a capillary channel with a characteristic cross-sectional dimension of preferably between 1 and 100 µm, more preferably between 5 and 20 µm, for which purpose the hydraulic restriction is at least partially filled with a second electrically conductive liquid, the hydraulic restriction being a relative to the adjacent components of the electrode system and the hydraulic system, relatively large hydraulic flow resistance and diffusion resistance forms between the reservoir and the hydraulic system.
Zo kunnen op de geëigende plaatsen en tijdstippen elektrische spanningen worden 20 aangelegd en elektrische stromen worden opgewekt in het hydraulisch systeem, bijvoorbeeld voor het aandrijven van een elektro-osmotisch proces of voor het teweegbrengen van een elektroforetische scheiding. In het gegeven gebied van doorsnedenafmetingen van de restrictie tussen 1 en 100 pm, en met name in het gebied tussen 5 en 20 pm, en bij vullen van reservoir en restrictie met voldoende geschikte 25 elektrisch geleidende vloeistof, zal het geheel genoeg elektrische stroom kunnen geleiden terwijl de hydraulische stromingsweerstand en diffusieweerstand van de restrictie groot genoeg is om de uitwisseling van materie tussen reservoir en hydraulisch systeem voldoende traag te laten verlopen.For example, electrical voltages can be applied at the appropriate places and times and electrical currents are generated in the hydraulic system, for example for driving an electro-osmotic process or for effecting an electrophoretic separation. In the given area of cross-sectional dimensions of the restriction between 1 and 100 µm, and in particular in the range between 5 and 20 µm, and upon filling of reservoir and restriction with sufficient suitable electrically conductive liquid, the whole will be able to conduct enough electric current. while the hydraulic flow resistance and diffusion resistance of the restriction is large enough to allow the exchange of matter between reservoir and hydraulic system to proceed sufficiently slowly.
30 Daarbij wordt het reservoir bij voorkeur ten minste gedeeltelijk gevuld met een eerste elektrisch geleidende waterige oplossing, bij voorkeur een bloedloogzout (kaliumijzercyanaat) oplossing, en wordt voor de tweede geleidende vloeistof bij voorkeur een tweede elektrisch geleidende waterige oplossing genomen.The reservoir is herein preferably filled at least partially with a first electrically conductive aqueous solution, preferably a blood lye salt (potassium iron cyanate) solution, and a second electrically conductive aqueous solution is preferably taken for the second conductive liquid.
1021269* 51021269 * 5
Geladen deeltjes in de elektrisch geleidende oplossingen kunnen dan de elektrische stroomvoering in reservoir respectievelijk restrictie verzorgen. Bij een juiste keuze van toegevoegde of opgeloste stof of stoffen kan een ongewenste gasvormende reactie ten minste gedeeltelijk worden voorkomen. Bij toepassen van geel of rood bloedloogzout zal de 5 vorming van zuurstofgas respectievelijk waterstofgas ten minste gedeeltelijk worden verdrongen door oxidatie van FefCNjö4" respectievelijk reductie van Fe(CN)63‘. In het geval van een mengsel van geel en rood bloedloogzout zowel bij anodisch als kathodisch gebruik van het elektrodesysteem.Charged particles in the electrically conductive solutions can then provide the electrical current in reservoir or restriction. With a correct choice of added or dissolved substance or substances, an undesired gas-forming reaction can be prevented at least in part. When using yellow or red blood lye salt, the formation of oxygen gas or hydrogen gas will be at least partially displaced by oxidation of FefCNj 4 "or reduction of Fe (CN) 63 '. In the case of a mixture of yellow and red blood lye salt in both anodic and cathodic use of the electrode system.
Uiteraard kan de tweede elektrisch geleidende vloeistof ook gelijk zijn aan de eerste 10 elektrisch geleidende vloeistof.Of course, the second electrically conductive fluid can also be the same as the first electrically conductive fluid.
In een voorkeurstoepassing van een werkwijze volgens de uitvinding wordt: - uit het reservoir of de restrictie afkomstige, bijvoorbeeld vanuit het reservoir door de restrictie gestroomde of gediffundeerde, materie, en/of 15 - zich in de richting van de restrictie en het reservoir verplaatsende, bijvoorbeeld uit het hydraulisch systeem afkomstige, materie, ten minste gedeeltelijk opgevangen en/of afgevoerd middels daartoe voorziene middelen, bij voorkeur een spoelkanaal.In a preferred application of a method according to the invention: matter originating from the reservoir or the restriction, for example flowing through the restriction or diffused through the reservoir, and / or moving in the direction of the restriction and the reservoir, material originating from the hydraulic system, at least partially collected and / or discharged by means provided for this purpose, preferably a flushing channel.
Zo kan ongewenste uitwisseling van vloeistof en deeltjes tussen reservoir en restrictie aan 20 de ene kant en het hydraulisch systeem aan de andere kant, ten minste gedeeltelijk worden voorkomen.Thus, undesired exchange of liquid and particles between reservoir and restriction on the one hand and the hydraulic system on the other hand, can at least partially be prevented.
Daartoe kunnen de middelen middels een daartoe voorziene ingang en uitgang ten minste gedeeltelijk worden doorspoeld.To this end, the means can be flushed at least partially by means of an entrance and exit provided for this purpose.
En middels deze ingang en uitgang kan het spoelkanaal ook, bijvoorbeeld tijdens de 25 uitvoering van een chemische analyse, naar believen worden gevuld met bijvoorbeeld een sample oplossing, een bufferoplossing en dergelijke.And through this input and output, the flushing channel can also, for example during the execution of a chemical analysis, be filled as desired with, for example, a sample solution, a buffer solution and the like.
De uitvinding wordt in het navolgende toegelicht aan de hand van een voorbeeld van een hydraulisch systeem voorzien van vier elektrodesystemen volgens de uitvinding.The invention is explained below with reference to an example of a hydraulic system provided with four electrode systems according to the invention.
30 Daartoe toont figuur 1 schematisch een eenvoudig elektro-hydraulisch microsysteem voor capillaire zone elektroforese, voorzien van en geïntegreerd vervaardigd met vier elektrodesystemen volgens de uitvinding.To that end, figure 1 shows schematically a simple electro-hydraulic microsystem for capillary zone electrophoresis, provided with and manufactured integrally with four electrode systems according to the invention.
1021269· 61021269 · 6
Figuur 1 toont een elektro-hydraulisch microsysteem voor capillaire (zone) elektroforese opgebouwd uit een eerste capillair 2 en een tweede capillair 3 welke met elkaar zijn verbonden ter plaatse van een kruising 4, en vier elektrodesystemen 1-Γ”.Figure 1 shows an electro-hydraulic microsystem for capillary (zone) electrophoresis composed of a first capillary 2 and a second capillary 3 which are connected to each other at the location of an intersection 4, and four electrode systems 1-Γ '.
Elk elektrodesysteem 1-1”” omvat een reservoir 11-11”” gevuld met een waterige 5 oplossing van een mengsel van geel en rood bloedloogzout, een platina elektrode 12-12””, en een restrictie 13-13”” welke een elektrische verbinding vormt tussen het betrokken reservoir 11-11”” en het betrokken capillair 2,3. Elke restrictie 13-13”” vormt een grote hydraulische weerstand en diffusieweerstand zodat er slechts weinig vloeistof en deeltjes uit het betreffende reservoir 11-11”” door de betrokken restrictie 13-13”” zal ‘bloeden’. 10 De elektrische geleiding in de elektrodesystemen 1-1”” wordt verzorgd door Fe(CN)64’ respectievelijk Fe(CN)é waarbij tevens zowel zuurstofgasvorming als waterstofgasvorming in de reservoirs 11-11”” wordt voorkomen omdat de betreffende halfreacties worden verdrongen door de oxidatie van Fe(CN)ó4’ respectievelijk reductie van Fe(CN)63'. De elektrodesystemen 1-1 ”’ kunnen dus zowel anodisch als kathodisch worden 15 gebruikt waarbij in beide gevallen geen of slechts minimale zuurstofgasvorming respectievelijk waterstofgasvorming optreedt.Each electrode system 1-1 "" comprises a reservoir 11-11 "" filled with an aqueous solution of a mixture of yellow and red anhydrous salt, a platinum electrode 12-12 "", and a restriction 13-13 "" which is an electrical forms a connection between the relevant reservoir 11-11 "" and the relevant capillary 2,3. Each restriction 13-13 "" forms a large hydraulic resistance and diffusion resistance so that only a few liquids and particles from the respective reservoir 11-11 "" will "bleed" through the restriction 13-13 "" concerned. The electrical conduction in the electrode systems 1-1 "" is provided by Fe (CN) 64 "and Fe (CN) é, while also preventing both oxygen gas formation and hydrogen gas formation in reservoirs 11-11" "because the relevant half reactions are displaced by the oxidation of Fe (CN) 6 'or reduction of Fe (CN) 63', respectively. The electrode systems 1-1 "" can therefore be used both anodically and cathodically, with no or only minimal oxygen gas formation or hydrogen gas formation occurring in both cases.
Elk elektrodesysteem 1-1”” omvat tevens een spoelkanaal 16-16”” voor het opvangen en afvoeren van door de restricties ‘bloedende’ bloedloogzoutoplossing. De spoelkanalen 16— 16”” verhinderen tevens diffusie van ongewenste materie uit de capillairen 2,3 naar de 20 restricties 13-13”” en reservoirs 11-11””. Omdat bovendien de afstanden tussen de aansluitpunten 14-14”” van de restricties 13-13”” en de aansluitpunten 15-15”” van de capillairen 2,3 op de spoelkanalen 16-16””’ betrekkelijk groot zijn, zijn de reservoirs 11-11”” goed gescheiden van de capillairen 2,3 en is uitwisseling van materie daartussen vrijwel uitgesloten.Each electrode system 1-1 "" also includes a rinsing channel 16-16 "" for the collection and disposal of "bleeding" blood leach salt solution. The flushing channels 16 - 16 "" also prevent diffusion of unwanted matter from the capillaries 2,3 to the restrictions 13-13 "" and reservoirs 11-11 "". Moreover, since the distances between the connection points 14-14 "" of the restrictions 13-13 "" and the connection points 15-15 "" of the capillaries 2,3 on the flushing channels 16-16 "" "are relatively large, the reservoirs are 11-11 "" well separated from the capillaries 2,3 and exchange of matter between them is practically excluded.
25 De spoelkanalen 16-16”’, reservoirs 11-1Γ” en restricties 13-13”’ zijn voorzien van middels kleppen (niet getoond) afsluitbare aansluitingen 17-17’”,18-18’”,19-19’” zodat ze gevuld, gespoeld en geleegd kunnen worden.The flushing channels 16-16 "', reservoirs 11-1Γ" and restrictions 13-13 "' are provided with connections 17-17" ", 18-18" ", 19-19" "that can be closed by means of valves (not shown) they can be filled, flushed and emptied.
Een meetcyclus kan er als volgt uitzien: 30 A. middels aansluitingen 17-17”’ en 18-18”’ worden de reservoirs 11-11’” hydraulisch gevuld met bloedloogzoutoplossing, B. middels aansluitingen 17-17”’ en 19-19’” worden de spoelkanalen 16-16’” hydraulisch gevuld met een bufferoplossing, 1021269* 7 C. middels elektroden 12-12’ en 12”-12’” worden de capillairen 2 en 3 elektro-osmotisch gevuld met een bufferoplossing, D. middels aansluitingen 17 en 19 wordt spoelkanaal 16 hydraulisch gevuld met een sampleoplossing, 5 E. middels elektroden 12-12’ wordt het eerste capillair 2 elektro-osmotisch gevuld met sampleoplossing, F. middels elektroden 12”-12’” wordt ter plaatse van de kruising 4 een sample plug ingebracht in het tweede capillair 3. Deze sample plug wordt electro-osmotisch getransporteerd in de richting van een detector 5 waarbij samplecomponenten 10 elektroforetisch ruimtelijk worden gescheiden om vervolgens gescheiden in de tijd de detector 5 te passeren.A measuring cycle can look like this: 30 A. through connections 17-17 "'and 18-18"' the reservoirs 11-11 "" are hydraulically filled with blood leach salt solution, B. through connections 17-17 "" and 19-19 "" The flushing channels 16-16 "" are hydraulically filled with a buffer solution, 1021269 * 7 C. By means of electrodes 12-12 "and 12" -12 "" the capillaries 2 and 3 are filled electro-osmotically with a buffer solution, D. rinsing channel 16 is hydraulically filled with a sample solution by means of connections 17 and 19, E. by means of electrodes 12-12 'the first capillary 2 is filled electro-osmotically with sample solution, F. by means of electrodes 12 "-12" intersection 4 a sample plug inserted into the second capillary 3. This sample plug is electro-osmotically transported in the direction of a detector 5 whereby sample components 10 are spatially separated electrophoretically and subsequently separated over time by the detector 5. assert.
Een meetcyclus, stappen D-F, duurt typisch minder dan een minuut. Vervolgens kan het systeem weer geconditioneerd worden voor een volgende meting door het doorlopen van de 15 stappen A-C.A measurement cycle, steps D-F, typically takes less than a minute. The system can then be conditioned for a subsequent measurement by completing the steps A-C.
De capillairen 2,3 en restricties 13-13”” in dit uitvoeringsvoorbeeld hebben elk een doorsnede van 10 x 50 pm2, en de spoelkanalen 14-14”” en de reservoirs 11-11 ”” elk een doorsnede van 150 x 150 pm2. Het gehele netwerk van capillairen en kanalen is 20 geïntegreerd vervaardigd in een glazen substraat middels ‘sand-blasting’ en etsen, maar ook andere fijnmechanische en/of micromechanische technieken kunnen hiervoor worden ingezet. Het complete systeem met elektroden en detector kan modulair worden opgebouwd compatibel met MATAS, een in het betreffende vakgebied door de onderhavige aanvrager geïntroduceerd technologisch platform voor de vervaardiging van analytisch-chemische 25 microsystemen zoals beschreven in “MATAS: A modular assembly technology for hybrid pTAS”, Jeroen. M. Wissink, MST news 1/00,2000, pp. 20-22.The capillaries 2,3 and restrictions 13-13 "" in this exemplary embodiment each have a diameter of 10 x 50 µm, and the flushing channels 14-14 "" and the reservoirs 11-11 "" each have a diameter of 150 x 150 µm. The entire network of capillaries and channels is integrally manufactured in a glass substrate by means of "sand blasting" and etching, but other fine-mechanical and / or micro-mechanical techniques can also be used for this. The complete system with electrodes and detector can be constructed in a modular manner compatible with MATAS, a technological platform introduced by the present applicant in the relevant field for the production of analytical-chemical microsystems as described in "MATAS: A modular assembly technology for hybrid pTAS" , Jeroen. M. Wissink, MST news 1 / 00.2000, pp. 20-22.
Het gebruik van bloedloogzout in de elektrodesystemen 1-1”” in combinatie met de toepassing van restricties 13-13”” en spoelkanalen 16-16”” vormt een doeltreffende en 30 kostprijsgunstige oplossing voor het probleem van ongewenste gasvorming, waarbij vervuiling en interferentie door uitwisseling van materie tussen reservoirs 11-11”” en capillairen 2,3 niet optreedt.The use of blood lye salt in the electrode systems 1-1 "" in combination with the application of restrictions 13-13 "" and flushing channels 16-16 "" is an efficient and cost-effective solution to the problem of undesired gas formation, whereby pollution and interference are caused by exchange of matter between reservoirs 11-11 "" and capillaries 2,3 does not occur.
1021269· δ1021269 · δ
Een dergelijk elektro-hydraulisch microsysteem kan onderdeel uitmaken van een groter microfluïdisch systeem waarbij in het totale systeem ook andere functies worden verricht zoals sample voorbehandeling, filtratie, labelling, ligeren, mengen en pompen.Such an electro-hydraulic microsystem can be part of a larger microfluidic system in which other functions are also performed in the total system such as sample pre-treatment, filtration, labeling, ligation, mixing and pumping.
5 Het zal duidelijk zijn voor een in het betreffende vakgebied geschoold persoon dat de uitvinding niet tot de beschreven uitvoeringsvoorbeelden en toepassingsvoorbeelden is beperkt en dat binnen het kader van de uitvinding nog een aantal variaties en combinaties mogelijk zijn.It will be clear to a person skilled in the relevant field that the invention is not limited to the exemplary embodiments and application examples described and that a number of variations and combinations are still possible within the scope of the invention.
10 1021289#10 1021289 #
Claims (10)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| NL1021269A NL1021269C2 (en) | 2002-08-14 | 2002-08-14 | Electrode system, for electro hydraulic microsystems, used for chemical analysis, includes hydraulic constriction filled with second electrically conductive liquid |
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| NL1021269A NL1021269C2 (en) | 2002-08-14 | 2002-08-14 | Electrode system, for electro hydraulic microsystems, used for chemical analysis, includes hydraulic constriction filled with second electrically conductive liquid |
| NL1021269 | 2002-08-14 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| NL1021269C2 true NL1021269C2 (en) | 2004-02-17 |
Family
ID=32026272
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| NL1021269A NL1021269C2 (en) | 2002-08-14 | 2002-08-14 | Electrode system, for electro hydraulic microsystems, used for chemical analysis, includes hydraulic constriction filled with second electrically conductive liquid |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| NL (1) | NL1021269C2 (en) |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE4314755A1 (en) * | 1993-05-05 | 1994-11-10 | Meinhard Prof Dr Knoll | Capillary-electrophoresis separation method and device for carrying out chemical and biochemical analyses |
| US6045676A (en) * | 1996-08-26 | 2000-04-04 | The Board Of Regents Of The University Of California | Electrochemical detector integrated on microfabricated capilliary electrophoresis chips |
| WO2000028315A1 (en) * | 1998-11-12 | 2000-05-18 | Arizona Board Of Regents | Practical device for controlling ultrasmall volume flow |
| WO2001042774A2 (en) * | 1999-12-08 | 2001-06-14 | Imperial College Of Science, Technology And Medicine | Potentiometric sensor |
| WO2002035223A1 (en) * | 2000-10-25 | 2002-05-02 | Xiamen University | Electrophoretic separating device and method for using the device |
-
2002
- 2002-08-14 NL NL1021269A patent/NL1021269C2/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE4314755A1 (en) * | 1993-05-05 | 1994-11-10 | Meinhard Prof Dr Knoll | Capillary-electrophoresis separation method and device for carrying out chemical and biochemical analyses |
| US6045676A (en) * | 1996-08-26 | 2000-04-04 | The Board Of Regents Of The University Of California | Electrochemical detector integrated on microfabricated capilliary electrophoresis chips |
| WO2000028315A1 (en) * | 1998-11-12 | 2000-05-18 | Arizona Board Of Regents | Practical device for controlling ultrasmall volume flow |
| WO2001042774A2 (en) * | 1999-12-08 | 2001-06-14 | Imperial College Of Science, Technology And Medicine | Potentiometric sensor |
| WO2002035223A1 (en) * | 2000-10-25 | 2002-05-02 | Xiamen University | Electrophoretic separating device and method for using the device |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Attiya et al. | Design of an interface to allow microfluidic electrophoresis chips to drink from the fire hose of the external environment | |
| Fidalgo et al. | From microdroplets to microfluidics: selective emulsion separation in microfluidic devices | |
| US7419575B2 (en) | Microfluidic systems and methods for transport and lysis of cells and analysis of cell lysate | |
| Pumera et al. | New materials for electrochemical sensing VII. Microfluidic chip platforms | |
| AU735398B2 (en) | Separation of charged particles by a spatially and temporally varying electric field | |
| Hisamoto et al. | On-chip integration of neutral ionophore-based ion pair extraction reaction | |
| Karlinsey | Sample introduction techniques for microchip electrophoresis: A review | |
| US6481648B1 (en) | Spray tip for a microfluidic laboratory microchip | |
| US20120138469A1 (en) | Microfluidic devices for transverse electrophoresis and isoelectric focusing | |
| Keynton et al. | Design and development of microfabricated capillary electrophoresis devices with electrochemical detection | |
| Suea-Ngam et al. | Electrochemical droplet-based microfluidics using chip-based carbon paste electrodes for high-throughput analysis in pharmaceutical applications | |
| Chang et al. | Design and operation of microelectrochemical gates and integrated circuits | |
| Kovarik et al. | Fabrication of carbon microelectrodes with a micromolding technique and their use in microchip-based flow analyses | |
| Yang et al. | A new focusing model and switching approach for electrokinetic flow inside microchannels | |
| Thredgold et al. | On-chip capacitively coupled contactless conductivity detection using “injected” metal electrodes | |
| Liu et al. | Highly reproducible chronoamperometric analysis in microdroplets | |
| Tsouris et al. | Electrohydrodynamic mixing in microchannels | |
| Scida et al. | Fluorescence-based observation of transient electrochemical and electrokinetic effects at nanoconfined bipolar electrodes | |
| Mitrovski et al. | An electrochemically driven poly (dimethylsiloxane) microfluidic actuator: oxygen sensing and programmable flows and pH gradients | |
| US20040195099A1 (en) | Sample filtration, concentration and separation on microfluidic devices | |
| Thompson et al. | Filtering and continuously separating microplastics from water using electric field gradients formed electrochemically in the absence of buffer | |
| NL1021269C2 (en) | Electrode system, for electro hydraulic microsystems, used for chemical analysis, includes hydraulic constriction filled with second electrically conductive liquid | |
| Antwi et al. | Use of microchip electrophoresis and a palladium/mercury amalgam electrode for the separation and detection of thiols | |
| McBride et al. | Electrohydrodynamic pumps for high-density microfluidic arrays | |
| Xia et al. | Application of an electrokinetic backflow for enhancing pressure-driven charge based separations in sub-micrometer deep channels |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PD2B | A search report has been drawn up | ||
| VD1 | Lapsed due to non-payment of the annual fee |
Effective date: 20070301 |