專利名稱：毛細(xì)管電泳分離和化學(xué)發(fā)光檢測(cè)的微芯片分析系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及微全分析系統(tǒng)，特別是涉及集成芯片毛細(xì)管電泳分離和化學(xué)發(fā)光檢
測(cè)的便攜式微芯片分析系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
自從1990年提出微全分析系統(tǒng)概念以來(lái)，微流控芯片技術(shù)在化學(xué)、生命科學(xué)、環(huán)境科學(xué)和食品科學(xué)等領(lǐng)域開(kāi)辟了廣闊的發(fā)展空間。由于芯片毛細(xì)管電泳具有分離效率高、易攜帶、試劑消耗少、分析時(shí)間短等優(yōu)點(diǎn)，是微芯片分析系統(tǒng)中常用的分離技術(shù)。但是芯片毛細(xì)管電泳的檢測(cè)體積小、光程短，與其聯(lián)用的檢測(cè)器必需具有極高的靈敏度。 由于激光誘導(dǎo)熒光檢測(cè)器靈敏度高，與芯片毛細(xì)管電泳聯(lián)用的技術(shù)難度小，因此，到目前為止，激光誘導(dǎo)熒光檢測(cè)器在微流控芯片分析系統(tǒng)中得到廣泛應(yīng)用，它也是目前在商品化微流控芯片分析系統(tǒng)中唯一被采用的檢測(cè)器。但是激光誘導(dǎo)熒光檢測(cè)器體積較大，結(jié)構(gòu)較復(fù)雜、成本較高，難以微型化。 化學(xué)發(fā)光檢測(cè)法，因其無(wú)需激發(fā)光源、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、靈敏度高和易于微型化等特點(diǎn)，理論上是芯片毛細(xì)管電泳最具吸引力的檢測(cè)方法之一。但是，芯片毛細(xì)管電泳需要采用多路電源將皮升級(jí)的樣品引入微流控芯片的分離通道，進(jìn)行分離分析。而化學(xué)發(fā)光法又需要增置額外的注射泵、蠕動(dòng)泵或電滲流(泵)將化學(xué)發(fā)光試劑引入檢測(cè)通道，通過(guò)與芯片毛細(xì)管電泳分離后的待分析物在檢測(cè)通道內(nèi)發(fā)生化學(xué)發(fā)光反應(yīng)，才能對(duì)待測(cè)物進(jìn)行定性定量分析。由于這些泵和多路電源價(jià)格昂貴，體積大，從而增加了微芯片分析系統(tǒng)的成本和微型化的難度。且在實(shí)驗(yàn)操作時(shí)必須嚴(yán)格控制發(fā)光試劑的流速和流向，使它不能倒流進(jìn)入芯片毛細(xì)管電泳的分離通道而影響分離效率。但由于微流控芯片的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，操作難度很大。因此，與激光誘導(dǎo)熒光檢測(cè)器相比較，化學(xué)發(fā)光檢測(cè)器在微流控芯片分析系統(tǒng)未得到廣泛的應(yīng)用，也未見(jiàn)集成芯片毛細(xì)管電泳分離和化學(xué)發(fā)光檢測(cè)的商品化儀器。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的之一是為了提供一種操作方便、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小和價(jià)格低的集成芯片毛細(xì)管電泳分離和化學(xué)發(fā)光檢測(cè)的便攜式微芯片分析系統(tǒng)，目的之二是利用本發(fā)明的微芯片分析系統(tǒng)進(jìn)行毛細(xì)管電泳分離和化學(xué)發(fā)光檢測(cè)。 本發(fā)明提供的集成芯片毛細(xì)管電泳分離和化學(xué)發(fā)光檢測(cè)的微芯片分析系統(tǒng)，由微流控芯片、單路高壓電源、微型真空泵、三通閥、針形調(diào)節(jié)閥、U型管壓力計(jì)、光電倍增管、真空瓶、電接點(diǎn)真空表和時(shí)間繼電器組成；所述微流控芯片中的微通道按功能可分為進(jìn)樣通道，分離通道，鞘流通道和檢測(cè)通道；進(jìn)樣通道與分離通道相交點(diǎn)和分離通道與鞘流通道相交點(diǎn)之間的通道是有效分離通道，有效分離通道中有微孔塞；分離通道終端和廢液池之間的通道是檢測(cè)通道；光電倍增管直接置于檢測(cè)通道下方，用于檢測(cè)化學(xué)發(fā)光反應(yīng)發(fā)出的光強(qiáng)度；各微通道的二端有儲(chǔ)液池，它們分別是緩沖液儲(chǔ)液池、樣品儲(chǔ)液池、樣品廢液池、鞘流儲(chǔ)液池、廢液池；負(fù)壓源由真空瓶與電觸點(diǎn)真空表和微型真空泵連接構(gòu)成；真空瓶通過(guò)連接管與微型三通閥的a端口相連接，微型三通閥的C端口直接與大氣相通，三通閥的公共端口 b通過(guò)聚四氟乙烯管和硅橡膠管和樣品廢液池相連，插入廢液池的聚四氟乙烯管和硅橡膠管高于廢液池內(nèi)的電泳緩沖液的液面，始終保持不與樣品廢液池內(nèi)的電泳緩沖液的液面相接觸，同時(shí)保證接口的氣密性；針型調(diào)節(jié)閥的一端和廢液池連接，針型調(diào)節(jié)閥的另一端與真空瓶相連接；時(shí)間繼電器精確控制進(jìn)樣階段的時(shí)間。 本發(fā)明的微芯片分析系統(tǒng)電泳分離電場(chǎng)連接于緩沖液儲(chǔ)液池和其中一個(gè)鞘流儲(chǔ)液池之間，由于單路高壓電源所施加的電泳分離電場(chǎng)不經(jīng)過(guò)檢測(cè)通道，電泳分離的穩(wěn)定性和結(jié)果的重現(xiàn)性好，并適用各種化學(xué)發(fā)光體系，包括不導(dǎo)電的非水發(fā)光體系。當(dāng)化學(xué)發(fā)光試劑是不導(dǎo)電的非水溶液時(shí)，使化學(xué)發(fā)光試劑的非水溶液在其中一條鞘流通道中流動(dòng)，而在另一條鞘流通道加入電泳緩沖液，并將芯片毛細(xì)管電泳的分離電場(chǎng)通過(guò)電泳緩沖液流過(guò)的鞘流通道施加在分離通道上。當(dāng)化學(xué)發(fā)光試劑是導(dǎo)電的水溶液時(shí)，將芯片毛細(xì)管電泳的分離電場(chǎng)通過(guò)化學(xué)發(fā)光試劑流過(guò)的鞘流通道施加在分離通道上。
本發(fā)明的微芯片分析系統(tǒng)通過(guò)微型真空泵和電接點(diǎn)真空表使真空瓶中產(chǎn)生和保持穩(wěn)定的負(fù)壓，真空瓶?jī)?nèi)的負(fù)壓有二個(gè)作用，A.真空瓶?jī)?nèi)的負(fù)壓與單路高壓電源和微型三通閥相結(jié)合，控制微流控芯片毛細(xì)管電泳的進(jìn)樣和分離的操作；B.真空瓶?jī)?nèi)的負(fù)壓通過(guò)針型調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)負(fù)壓后，使化學(xué)發(fā)光試劑在整個(gè)分析階段以恒定的流速經(jīng)過(guò)檢測(cè)通道，與芯片毛細(xì)管電泳分離后的待分析組分相混合后在檢測(cè)通道內(nèi)發(fā)生發(fā)光反應(yīng)，得到相應(yīng)的電泳峰，根據(jù)電泳峰遷移時(shí)間和峰高，對(duì)待測(cè)組分進(jìn)行定性和定量分析。
本發(fā)明的微芯片分析系統(tǒng)通過(guò)控制針形調(diào)節(jié)閥的開(kāi)啟程度在廢液池上方施加一個(gè)低于大氣壓的負(fù)壓，使鞘流儲(chǔ)液池中發(fā)光試劑由鞘流通道經(jīng)檢測(cè)通道向廢液池流動(dòng)；通過(guò)調(diào)節(jié)針形調(diào)節(jié)閥的開(kāi)啟程度，控制發(fā)光試劑和電泳分離后各組分在檢測(cè)通道內(nèi)的流速和電泳峰的寬度。從而使芯片毛細(xì)管電泳分離和化學(xué)發(fā)光檢測(cè)聯(lián)用裝置的控制設(shè)備和操作大大簡(jiǎn)化，體積大大縮小。 本發(fā)明的微芯片分析系統(tǒng)用U型管壓力計(jì)或測(cè)定真空度的儀表監(jiān)控施加在廢液池上方的負(fù)壓。 本發(fā)明的微芯片分析系統(tǒng)通過(guò)三通閥的閥位控制芯片毛細(xì)管電泳的進(jìn)樣階段或分離階段；三通閥的閥位用電動(dòng)和手動(dòng)兩種方法控制，當(dāng)用電動(dòng)方法控制時(shí)，用時(shí)間繼電器精確控制進(jìn)樣階段的時(shí)間。三通閥包括三通電磁閥、由電機(jī)驅(qū)動(dòng)的三通閥和手動(dòng)三通閥。 本發(fā)明的微芯片分析系統(tǒng)使用的微流控芯片在分離通道中制作了微孔塞。該微孔塞對(duì)壓力流的阻力很大，而對(duì)電滲流阻力很小，因此被分析的樣品可以在電滲流的驅(qū)動(dòng)下，進(jìn)入有效分離通道進(jìn)行電泳分離，而不會(huì)被施加在廢液池上的負(fù)壓吸入分離通道，影響分離效率。同時(shí)，也防止了施加在樣品廢液池上的負(fù)壓將發(fā)光試劑吸入分離通道，影響電泳分離。 本發(fā)明微芯片分析系統(tǒng)的具體操作過(guò)程是通過(guò)設(shè)定電觸點(diǎn)真空表的最大和最小真空度，接通微型真空泵電源，使真空瓶?jī)?nèi)形成負(fù)壓，當(dāng)瓶?jī)?nèi)真空度達(dá)到設(shè)定真空度上限時(shí)，電觸點(diǎn)真空表關(guān)閉微型真空泵電源，當(dāng)瓶?jī)?nèi)真空度低于設(shè)定真空度下限時(shí)，電 觸點(diǎn)真空表啟動(dòng)微型真空泵，使瓶?jī)?nèi)真空度穩(wěn)定在設(shè)定的范圍內(nèi)。 本發(fā)明的微芯片分析系統(tǒng)的微流控芯片毛細(xì)管電泳分析的操作由進(jìn)樣和分離兩 個(gè)階段組成。在進(jìn)樣階段，使三通電磁閥公共端口b與a端口連通。此時(shí)微流控芯片樣
品廢液池與真空瓶相連接。在負(fù)壓的作用下，緩沖液池中的溶液及樣品池中的樣品溶液 均通過(guò)微流控芯片交叉口處而流向樣品廢液池。由于分離通道中制作的微孔塞對(duì)壓力流 的阻力很大，在樣品廢液池上方施加的負(fù)壓不能使鞘流儲(chǔ)液池和廢液池中的溶液通過(guò)微 通道而流入樣品廢液池。與此同時(shí)，樣品溶液在流經(jīng)微流控芯片交叉口處時(shí)，在高電壓 產(chǎn)生電滲流的驅(qū)動(dòng)下，進(jìn)入有效分離通道中，進(jìn)入有效分離通道中樣品塞長(zhǎng)度與進(jìn)樣階
段持續(xù)時(shí)間成正比。在分離階段，使三通電磁閥b端和c端連通。由于三通電磁閥的c 端直接與大氣相通，使樣品廢液池與大氣相通，它與其他液池之間的壓力差立即同時(shí)消 失。已進(jìn)入有效分離通道的樣品塞被加在分離通道上的電場(chǎng)所產(chǎn)生電場(chǎng)力的作用下，在 有效分離通道中予以分離。通過(guò)優(yōu)化各儲(chǔ)液池的液面高度，可以防止樣品溶液在分離時(shí) 進(jìn)入分離通道而影響分離效果。通過(guò)控制微型針形調(diào)節(jié)閥的開(kāi)啟程度，可以使發(fā)光試劑 在進(jìn)樣和分離二個(gè)階段均以恒定的流速經(jīng)過(guò)檢測(cè)通道流入廢液池，當(dāng)芯片毛細(xì)管電泳分 離后的待分析組分與發(fā)光試劑在分離通道與鞘流通道相交點(diǎn)相遇后在檢測(cè)通道內(nèi)混合發(fā) 生化學(xué)發(fā)光反應(yīng)，從而得到相應(yīng)的電泳峰，根據(jù)電泳峰遷移時(shí)間和峰高可以對(duì)待測(cè)組分 進(jìn)行定性和定量分析。 本發(fā)明提供的微芯片分析系統(tǒng)，電泳分離和化學(xué)發(fā)光檢測(cè)互不干擾，保證了毛 細(xì)管電泳的高分離效率和化學(xué)發(fā)光法的高靈敏度。具有分離效率高、檢測(cè)靈敏度高、結(jié) 構(gòu)簡(jiǎn)單，體積小，重量輕，操作方便、成本低廉、兼有毛細(xì)管電泳的高分離效率和化學(xué) 發(fā)光法的高靈敏度的特點(diǎn)，是制作便攜式微全分離系統(tǒng)理想的聯(lián)用技術(shù)。


圖1集成芯片毛細(xì)管電泳分離和化學(xué)發(fā)光檢測(cè)的微芯片分析系統(tǒng)示意圖 圖中1-微流控芯片，2-微孔塞，3-高壓電源，4-硅橡膠管，5-聚四氟乙烯
管，6-U型管壓力計(jì)，7-針型調(diào)節(jié)閥，8-電觸點(diǎn)真空表，9-真空瓶，10-微型真空泵，
11-光電倍增管，12-三通閥及a、 b、 c三個(gè)端口， 13-時(shí)間繼電器。 圖2芯片毛細(xì)管電泳分離和化學(xué)發(fā)光檢測(cè)分析水樣中重金屬離子的電泳圖
具體實(shí)施方式

實(shí)施例1 參見(jiàn)圖l，微流控芯片1上有緩沖液儲(chǔ)液池B、樣品儲(chǔ)液池S、樣品廢液池SW、 鞘流儲(chǔ)液池L和H、廢液池W。其中，微流控芯片進(jìn)樣通道為S-SW，分離通道為B-^， 進(jìn)樣通道與分離通道相交Pp分離通道與鞘流通道相交P2， Pi和P2之間的通道是有效分 離通道PrP2。有效分離通道PrP2中有微孔塞2，鞘流儲(chǔ)液池L和H與分離通道連接點(diǎn) P2之間構(gòu)成鞘流通道L-P2和鞘流通道H-P2，分離通道終端P2和廢液池W之間的通道是 檢測(cè)通道^-W，光電倍增管直接置于檢測(cè)通道下方，用于檢測(cè)化學(xué)發(fā)光反應(yīng)發(fā)出的光強(qiáng) 度。負(fù)壓源由真空瓶9與電觸點(diǎn)真空表8和微型真空泵10連接構(gòu)成。真空瓶9通過(guò)聚
6四氟乙烯連接管與微型三通閥12的a端口相連接，三通閥12的c端口直接與大氣相通， b端口通過(guò)聚四氟乙烯管5和硅橡膠管4和樣品廢液池SW相連，插入廢液池SW的聚四 氟乙烯管和硅橡膠管始終保持不與SW儲(chǔ)液池內(nèi)的電泳緩沖液的液面相接觸，同時(shí)保證 接口的氣密性。用同樣的方法連接將針型調(diào)節(jié)閥7和廢液池W，針型調(diào)節(jié)閥7的另一端 與真空瓶9相連接。 在微流控芯片上的樣品儲(chǔ)液池S中加入樣品溶液，在鞘流儲(chǔ)液池L和H中加入 化學(xué)發(fā)光試劑，在緩沖液儲(chǔ)液池B、樣品廢液池SW、廢液池W中加入不同體積的電泳緩 沖液。保持樣品儲(chǔ)液池S中液面的高度小于緩沖液儲(chǔ)液池B的液面高度，樣品廢液儲(chǔ)液 池SW中的液面高度小于樣品儲(chǔ)液池S中液面的高度。在緩沖液儲(chǔ)液池B端施加+1200V 高電壓，鞘流儲(chǔ)液池L端接地。 首先設(shè)定電觸點(diǎn)真空表的最大真空度和最小真空度。使微型三通閥12的b端和 c端連通，a端截止，同時(shí)關(guān)閉針型調(diào)節(jié)閥。開(kāi)啟微型真空泵IO，使真空瓶9內(nèi)形成負(fù) 壓，當(dāng)瓶?jī)?nèi)壓力達(dá)到設(shè)定真空度上限時(shí)，電觸點(diǎn)真空表8關(guān)閉微型真空泵，當(dāng)瓶?jī)?nèi)壓力 低于設(shè)定真空度下限時(shí)，電觸點(diǎn)真空表啟動(dòng)微型真空泵IO，使瓶?jī)?nèi)真空度穩(wěn)定在設(shè)定范 圍內(nèi)。 真空瓶?jī)?nèi)的負(fù)壓有兩個(gè)作用，1)和單路高壓電源3和三通閥12相結(jié)合，控制芯 片毛細(xì)管電泳進(jìn)樣和分離的操作。2)通過(guò)針型調(diào)節(jié)閥7減小負(fù)壓后，使鞘流儲(chǔ)液池L和H 中的化學(xué)發(fā)光試劑在進(jìn)樣和分離二個(gè)階段均以恒定的流速經(jīng)過(guò)檢測(cè)通道流入廢液池W， 當(dāng)芯片毛細(xì)管電泳分離后的待分析組分與發(fā)光試劑在P2點(diǎn)相遇后在檢測(cè)通道混合發(fā)生發(fā) 光反應(yīng)，從而得到相應(yīng)的電泳峰，從電泳峰遷移時(shí)間和峰高可以得到對(duì)待測(cè)組分進(jìn)行定 性和定量分析。 微流控芯片毛細(xì)管電泳分離的操作由進(jìn)樣和分離兩個(gè)階段組成。在進(jìn)樣階段， 三通閥12的b端和a端連通，真空瓶9經(jīng)通過(guò)聚四氟乙烯管5和樣品廢液池SW相通， 使樣品廢液池上方形成小于大氣壓的負(fù)壓，微流控芯片上儲(chǔ)液池S中樣品溶液和儲(chǔ)液池 B中緩沖液在負(fù)壓的作用下向樣品廢液池SW流動(dòng)，由于制作了微孔塞的有效分離通道對(duì) 壓力流的阻力很大，而對(duì)電滲流阻力很小，因此使樣品溶液可以在電滲流的驅(qū)動(dòng)下，進(jìn) 入有效分離通道&-&，而鞘流儲(chǔ)液池L和H以及廢液池W中的溶液流，不會(huì)通過(guò)分離通 道而流入樣品廢液池。與此同時(shí)，樣品溶液在流經(jīng)微流控芯片交叉口Pi處時(shí)，被加在分 離通道間電場(chǎng)的驅(qū)動(dòng)下，進(jìn)入分離通道，進(jìn)入分離通道的樣品塞長(zhǎng)度與進(jìn)樣階段的持續(xù) 時(shí)間成正比。 在分離階段，三通閥12的b端和c端連通。由于三通閥12的c端直接與大氣相 通，從而使樣品廢液池與大氣相通，它與其它液池之間的壓力差立即同時(shí)消失，可以使 進(jìn)入分離通道的樣品塞被加在分離通道上的電場(chǎng)所產(chǎn)生的電滲流作用下帶入分離通道， 開(kāi)始電泳分離。當(dāng)芯片毛細(xì)管電泳分離后的待測(cè)組分與發(fā)光試劑在P2點(diǎn)相遇后在檢測(cè)通 道混合發(fā)生發(fā)光反應(yīng)，得到相應(yīng)的電泳峰，從電泳峰遷移時(shí)間和峰高得到對(duì)待測(cè)組分進(jìn) 行定性和定量分析。
實(shí)施例2 根據(jù)實(shí)施例l提供一個(gè)用微芯片分析系統(tǒng)分析水樣中重金屬離子的實(shí)例。參見(jiàn) 圖1 ，微流控芯片1上樣品儲(chǔ)液池S和樣品廢液池SW之間的通道是進(jìn)樣通道，&和P2之間的通道是有效分離通道，有效分離通道Pr&中有微孔塞2， P2和W之間的通道是檢測(cè) 通道，光電倍增管直接置于檢測(cè)通道下方，用于檢測(cè)化學(xué)發(fā)光反應(yīng)發(fā)出的光強(qiáng)度。在通 道兩端各打小孔，用環(huán)氧樹(shù)脂膠分別將三個(gè)內(nèi)徑為5.0mm，高為15.0mm的塑料儲(chǔ)液池固 定在孔S、 SW、 B周圍；三個(gè)內(nèi)徑為7.0mm，高為25.0mm的塑料儲(chǔ)液池分別固定在孔 L、 H、 W周圍，分別作為它們的儲(chǔ)液池。儲(chǔ)液池S、 SW、 B、 W分別用于盛放樣品、 樣品廢液、電泳緩沖液和廢液，儲(chǔ)液池H、 L分別用于盛放過(guò)氧化氫和魯米諾的溶液。儲(chǔ) 液池S、 SW、 B距離十字交叉點(diǎn)P工的距離均為5.0mm，儲(chǔ)液池L、 H距離匯合點(diǎn)P2均為 5.0mm ;分離通道B-P2總長(zhǎng)度為35.0mm，其中有效分離長(zhǎng)度P「P2為30.0mm。 微流控 芯片的通道均為30 ii m深，100 ii m寬；檢測(cè)通道為螺旋形，其長(zhǎng)度為26.6mm。在微流 控芯片上的樣品儲(chǔ)液池S中加入樣品溶液，在L中加入化學(xué)發(fā)光試劑1.0 X 10-3M的魯米諾 的溶液，H中加入0.05M過(guò)氧化氫溶液。在儲(chǔ)液池B、 SW和W加入不同體積的電泳緩 沖液(20mM NaAc+HAc pH 4.5+5mM a -HIBA)。 保持樣品儲(chǔ)液池S中液面的高度小于儲(chǔ) 液池B的液面高度，樣品廢液儲(chǔ)液池SW中的液面高度小于儲(chǔ)液池S中液面的高度。在 分離通道B端施加+1200V高電壓，L儲(chǔ)液池中的魯米諾溶液接地。 在廢液池W上方施加低于大氣壓的負(fù)壓力，使L和H中的化學(xué)發(fā)光試劑在進(jìn)樣 和分離兩個(gè)階段均以恒定的流速經(jīng)過(guò)檢測(cè)通道流入廢液池W。 微流控芯片毛細(xì)管電泳分離的操作由進(jìn)樣和分離兩個(gè)階段組成。在進(jìn)樣階段， 三通閥12的b端和a端連通，真空瓶9經(jīng)通過(guò)聚四氟乙烯管5和樣品廢液池SW相通， 在樣品廢液池SW上方形成低于大氣壓的負(fù)壓力，微流控芯片上S和B儲(chǔ)液池中的樣品溶 液和緩沖液等在負(fù)壓力的作用下向樣品廢液池SW流動(dòng)，由于制作了微孔塞的分離通道 對(duì)壓力流的阻力很大，而對(duì)電滲流阻力很小，因此使被分析的樣品可以在電滲流的驅(qū)動(dòng) 下，進(jìn)入分離通道Pr&，而L， H和W儲(chǔ)液池中的溶液流不會(huì)通過(guò)分離通道而流入樣品 廢液池。2秒后，切換三通閥12的b端和c端連通，使樣品廢液池與大氣相通，它與其 它液池之間的壓力差立即同時(shí)消失，可以使進(jìn)入分離通道的樣品塞被加在分離通道上的 電場(chǎng)所產(chǎn)生電滲流的作用下，開(kāi)始電泳分離。電泳分離后的各組分和化學(xué)發(fā)光試劑在檢 測(cè)通道中相混合并發(fā)生發(fā)光反應(yīng)，得到的電泳圖見(jiàn)圖2。
權(quán)利要求
一種集成芯片毛細(xì)管電泳分離和化學(xué)發(fā)光檢測(cè)的微芯片分析系統(tǒng)，由微流控芯片、單路高壓電源、微型真空泵、三通閥、針形調(diào)節(jié)閥、U型管壓力計(jì)、光電倍增管、真空瓶、電接點(diǎn)真空表和時(shí)間繼電器組成；其特征是所述微流控芯片中微通道按功能分為進(jìn)樣通道，分離通道，鞘流通道和檢測(cè)通道；進(jìn)樣通道與分離通道相交點(diǎn)和分離通道與鞘流通道相交點(diǎn)之間的通道是有效分離通道，有效分離通道中有微孔塞，分離通道終端和廢液池之間的通道是檢測(cè)通道；光電倍增管直接置于檢測(cè)通道下方，用于檢測(cè)化學(xué)發(fā)光反應(yīng)發(fā)出的光強(qiáng)度；各通道的二端有儲(chǔ)液池，包括緩沖液儲(chǔ)液池、樣品儲(chǔ)液池、樣品廢液池、鞘流儲(chǔ)液池、廢液池；負(fù)壓源由真空瓶與電觸點(diǎn)真空表和微型真空泵連接構(gòu)成；真空瓶通過(guò)連接管與三通閥的一個(gè)端口相連接，三通閥的另一個(gè)端口直接與大氣相通，三通閥的公共端口通過(guò)聚四氟乙烯管和硅橡膠管和樣品廢液池相連，插入廢液池的聚四氟乙烯管和硅橡膠管高于廢液池內(nèi)的電泳緩沖液的液面，同時(shí)保證接口的氣密性；針型調(diào)節(jié)閥的一端和廢液池連接，針型調(diào)節(jié)閥的另一端與真空瓶相連接；時(shí)間繼電器精確控制進(jìn)樣階段的時(shí)間。
2. 如權(quán)利要求1所述的微芯片分析系統(tǒng)，其特征是所用的三通閥包括三通電磁閥、由 電機(jī)驅(qū)動(dòng)的三通閥和手動(dòng)三通閥。
3. 如權(quán)利要求1所述的微芯片分析系統(tǒng)用于電泳分離和化學(xué)發(fā)光檢測(cè)的分析方法，其 特征是微流控芯片毛細(xì)管電泳分析的操作由進(jìn)樣和分離兩個(gè)階段組成，在進(jìn)樣階段， 使三通閥公共端口與一個(gè)端口連通，微流控芯片樣品廢液池與真空瓶相連接，在負(fù)壓的 作用下，緩沖液池中的溶液及樣品池中的樣品溶液均通過(guò)微流控芯片交叉口處而流向樣 品廢液池；樣品溶液在流經(jīng)微流控芯片交叉口處時(shí)，在高電壓產(chǎn)生電滲流的驅(qū)動(dòng)下，進(jìn) 入有效分離通道中；在分離階段，使三通閥公共端口和另一個(gè)端口連通，使樣品廢液池 與大氣相通，已進(jìn)入有效分離通道的樣品塞被加在高電壓所產(chǎn)生的電泳力作用下，在有 效分離通道予以分離；通過(guò)控制微型針形調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)真空瓶?jī)?nèi)的負(fù)壓，使發(fā)光試劑在進(jìn) 樣和分離二個(gè)階段均以恒定的流速經(jīng)過(guò)檢測(cè)通道流入廢液池，當(dāng)芯片毛細(xì)管電泳分離后 的待分析組分與發(fā)光試劑在分離通道與鞘流通道相交點(diǎn)相遇后，在檢測(cè)通道混合發(fā)生化 學(xué)發(fā)光反應(yīng)，得到相應(yīng)的電泳峰，根據(jù)電泳峰遷移時(shí)間和峰高，對(duì)待測(cè)組分進(jìn)行定性和 定量分析。
4. 如權(quán)利要求3所述的微芯片分析系統(tǒng)的分析方法，其特征是通過(guò)控制針形調(diào)節(jié) 閥在廢液池上方施加一個(gè)低于大氣壓的負(fù)壓，使鞘流儲(chǔ)液池中發(fā)光試劑由鞘流通道經(jīng)檢 測(cè)通道向廢液池流動(dòng)；通過(guò)調(diào)節(jié)針形調(diào)節(jié)閥的開(kāi)啟程度，控制發(fā)光試劑和電泳分離后各 組分在檢測(cè)通道內(nèi)的流速和電泳峰的寬度。
5. 如權(quán)利要求3所述的微芯片分析系統(tǒng)的分析方法，其特征是用U型管壓力計(jì)或 測(cè)定真空度的儀表進(jìn)行監(jiān)控施加在廢液池上方的負(fù)壓。
6. 如權(quán)利要求3所述的微芯片分析系統(tǒng)的分析方法，其特征是通過(guò)三通閥的閥位 控制微流控芯片毛細(xì)管電泳的進(jìn)樣階段或分離階段；三通閥的閥位用電動(dòng)和手動(dòng)兩種方 法控制，當(dāng)用電動(dòng)方法控制控制時(shí)，用時(shí)間繼電器精確控制進(jìn)樣階段的時(shí)間。
7. 如權(quán)利要求3所述的微芯片分析系統(tǒng)的分析方法，其特征是當(dāng)化學(xué)發(fā)光試劑是 不導(dǎo)電的非水溶液時(shí)，使化學(xué)發(fā)光試劑的非水溶液在其中一條鞘流通道中流動(dòng)，而在另 一條鞘流通道加入電泳緩沖液，并將芯片毛細(xì)管電泳的分離電場(chǎng)通過(guò)電泳緩沖液流過(guò)的鞘流通道施加在分離通道上。
8.如權(quán)利要求3所述的微芯片分析系統(tǒng)的分析方法，其特征是當(dāng)化學(xué)發(fā)光試劑是 導(dǎo)電的水溶液時(shí)，將芯片毛細(xì)管電泳的分離電場(chǎng)通過(guò)化學(xué)發(fā)光試劑流過(guò)的鞘流通道施加 在分離通道上。
全文摘要
一種集成芯片毛細(xì)管電泳分離和化學(xué)發(fā)光檢測(cè)的微芯片分析系統(tǒng)，由微流控芯片、單路高壓電源、微型真空泵、三通閥、接口、針形調(diào)節(jié)閥、U型管壓力計(jì)、光電倍增管、真空瓶、電接點(diǎn)真空表和時(shí)間繼電器組成。本發(fā)明提供的微芯片分析系統(tǒng)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，電泳分離和化學(xué)發(fā)光檢測(cè)互不干擾，兼有毛細(xì)管電泳的高分離效率和化學(xué)發(fā)光法的高靈敏度；具有分離效率高、檢測(cè)靈敏度高、體積小，重量輕，操作方便、成本低廉等特點(diǎn)，是理想的便攜式微芯片分析系統(tǒng)。
文檔編號(hào)G01N1/28GK101692048SQ20091015443
公開(kāi)日2010年4月7日 申請(qǐng)日期2009年10月27日 優(yōu)先權(quán)日2009年10月27日
發(fā)明者殷學(xué)鋒, 王修中 申請(qǐng)人:浙江大學(xué)