專利名稱：一種微流控芯片與質(zhì)譜聯(lián)用檢測裝置及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于微流控芯片的質(zhì)譜檢測技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種微流控芯片與質(zhì)譜聯(lián)用檢測裝置及方法。
背景技術(shù)：
微流控分析芯片作為納米技術(shù)革命的一個補(bǔ)充，最初在美國被稱為“芯片實驗室”(lab-on-a-chip)，在歐洲被稱為“微整合分析芯片” (micrototal analytical systems)。微流控芯片分析是以芯片為操作平臺，同時以分析化學(xué)為基礎(chǔ)，以微機(jī)電加工技術(shù)為依托，以微管道網(wǎng)絡(luò)為結(jié)構(gòu)特征，目標(biāo)是把整個化驗室的功能，包括采樣、稀釋、加試齊U、反應(yīng)、分離、檢測等，集成在微芯片上，且可以多次使用；微流控芯片的裝置特征主要是其容納流體的有效結(jié)構(gòu)(通道、反應(yīng)室和其它某些功能部件)，至少在一個緯度上為微米級尺度。由于微米級的結(jié)構(gòu)，流體在其中顯示并產(chǎn)生了與宏觀尺度不同的特殊性能，因此發(fā)展出了獨特的分析產(chǎn)生的性能；微流控芯片具有液體流動可控、消耗試樣和試劑極少、分析速度成十倍上百倍地提高等特點。它可以在幾分鐘甚至更短的時間內(nèi)進(jìn)行上百個樣品的同時分析，并且可以在線實現(xiàn)樣品的預(yù)處理及分析全過程。由于它在生物、化學(xué)、醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域的巨大潛力，已經(jīng)發(fā)展成為一個生物、化學(xué)、醫(yī)學(xué)、流體、電子、材料、機(jī)械等學(xué)科交叉研究的新執(zhí)占。現(xiàn)如今隨著后基因組時代的來臨，微流控芯片技術(shù)在生命科學(xué)的應(yīng)用研究已然成為微全分析領(lǐng)域發(fā)展的重點。而質(zhì)譜作為一種靈敏的檢測手段也受到了科學(xué)家的廣泛歡迎。微流控芯片和質(zhì)譜的聯(lián)用技術(shù)結(jié)合了微流控芯片以及質(zhì)譜的優(yōu)點，但是微流控芯片微通道的寬度通常大于常規(guī)質(zhì)譜的電噴霧源(ESI)噴針的寬度，造成噴霧情況不好，檢測效果也達(dá)不到應(yīng)有的水平，因而微流控芯片與質(zhì)譜的接口問題一直制約著該領(lǐng)域的發(fā)展。在微流控和質(zhì)譜的接口方面，有很多專家學(xué)者做了改進(jìn)。開始人們在芯片的孔徑中插入毛細(xì)管導(dǎo)出分析液體，然后經(jīng)過三通，加上電壓與常規(guī)電噴霧噴針來進(jìn)行噴霧，從而進(jìn)行質(zhì)譜檢測；這種操作方式簡單，但是如果使用的是納升級流速，常規(guī)的噴針噴霧不穩(wěn)定，得到的信號會很差。大連化物所的林炳承課題組改進(jìn)了這種噴霧方式，使用了翹流液體，使噴霧信號穩(wěn)定；但是翹流液在一定程度上稀釋了樣品，犧牲了質(zhì)譜的靈敏度。清華大學(xué)的羅國安課題組在微流控芯片上面加工多孔膜結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)電流導(dǎo)通，作為芯片和質(zhì)譜的接口 ；但是加工程序復(fù)雜，也不易大面積推廣。近幾年來，陸續(xù)有學(xué)者探索將質(zhì)譜的噴頭集成到芯片上的方法，各自有各自的方式，但是都需要額外的操作，工藝相對復(fù)雜，不易掌握。在商品化方面，微流控芯片陸續(xù)有各種商業(yè)化的芯片上市，包括凝集素芯片、抗體芯片等等。在芯片質(zhì)譜聯(lián)用方面，安捷倫公司最先推出了它的芯片質(zhì)譜系統(tǒng)，是將電噴霧噴針裝置集成在芯片本身上面，雖然靈敏度穩(wěn)定性都很好，但是價格也比較昂貴。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種微流控芯片與質(zhì)譜聯(lián)用檢測裝置，該裝置操作簡單，成本低廉，不需要額外的加工芯片系統(tǒng)就能很好的完成質(zhì)譜檢測；此外，本發(fā)明還提供一種微流控芯片與質(zhì)譜聯(lián)用檢測方法。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案。一種微流控芯片與質(zhì)譜聯(lián)用檢測裝置，包括脈沖激光器、聚焦裝置、微流控芯片、 質(zhì)譜儀；所述脈沖激光器用以發(fā)射脈沖激光；所述聚焦裝置用以使脈沖激光聚焦照射在微流控芯片的微通道中待檢測的液體上，使所述待檢測的液體濺射到空間中形成液滴進(jìn)而產(chǎn)生離子；所述微流控芯片和質(zhì)譜儀之間設(shè)有高壓；所述質(zhì)譜儀用以接收所述離子進(jìn)行質(zhì)譜檢測。作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，所述脈沖激光器為二氧化碳激光器、近紅外激光器、 或YAG激光器。作為本發(fā)明的另一種優(yōu)選方案，所述脈沖激光器與所述聚焦裝置之間設(shè)置有傳輸裝置，所述傳輸裝置用以將脈沖激光引導(dǎo)傳輸?shù)骄劢寡b置上；所述傳輸裝置為光纖傳輸裝置。作為本發(fā)明的再一種優(yōu)選方案，所述聯(lián)用檢測裝置還包括三維操作平臺，所述微流控芯片放置在三維操作平臺上，用以通過調(diào)解三維操作平臺使微流控芯片的微通道中待檢測的液體位于檢測位置。一種微流控芯片與質(zhì)譜聯(lián)用檢測方法，包括以下步驟步驟一，在微流控芯片和質(zhì)譜儀之間設(shè)置高壓；步驟二，脈沖激光器發(fā)射脈沖激光；步驟三，脈沖激光通過聚焦裝置聚焦照射在微流控芯片的微通道中待檢測的液體上，使所述待檢測的液體濺射到空間中形成液滴進(jìn)而產(chǎn)生離子；步驟四，所述離子進(jìn)入質(zhì)譜儀進(jìn)行質(zhì)譜檢測。作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，所述脈沖激光器發(fā)射的脈沖激光通過傳輸裝置引導(dǎo)傳輸?shù)骄劢寡b置上；所述傳輸裝置為光纖傳輸裝置。作為本發(fā)明的另一種優(yōu)選方案，所述微流控芯片放置在一個三維操作平臺上，通過調(diào)解三維操作平臺使微流控芯片的微通道中待檢測的液體位于檢測位置。本發(fā)明的有益效果在于本發(fā)明不需要額外的加工芯片系統(tǒng)就能很好的完成微流控芯片與質(zhì)譜儀的聯(lián)用，成本低廉，操作簡單。


圖1為本發(fā)明所述的微流控芯片與質(zhì)譜聯(lián)用檢測裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為微流控芯片上的液滴濺射示意圖。主要組件符號說明1、脈沖激光器； 2、聚焦裝置；3、微流控芯片； 4、質(zhì)譜儀；5、脈沖激光束； 6、微通道；7、泰勒錐；8、濺射的液滴。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實施方式
作進(jìn)一步詳細(xì)說明。實施例一本實施例提供一種微流控芯片與質(zhì)譜聯(lián)用檢測裝置，如圖1所示，該聯(lián)用檢測裝置包括脈沖激光器1、聚焦裝置2、微流控芯片3、質(zhì)譜儀4。所述脈沖激光器1可以為二氧化碳激光器、近紅外激光器、或YAG激光器。脈沖激光器發(fā)出的脈沖激光5的頻率為1 10kHz，激光器的功率在1 .500W，脈沖的功率在50 100MW范圍內(nèi)，具體的功率需要根據(jù)所分析的樣品具體調(diào)節(jié)。所述脈沖激光器1用以發(fā)射脈沖激光5 ；所述聚焦裝置2用以使脈沖激光5聚焦照射在微流控芯片3的微通道6中待檢測的液體上，使所述待檢測的液體濺射到空間中形成液滴8進(jìn)而產(chǎn)生離子；所述微流控芯片3 和質(zhì)譜儀4之間設(shè)有高壓；所述質(zhì)譜儀4用以接收所述離子進(jìn)行質(zhì)譜檢測。該聯(lián)用檢測裝置的檢測方法為將微流控芯片放置在三維操作平臺上，經(jīng)過調(diào)解三維操作平臺可以找到合適的位置使微流控芯片的微通道中的液體位于需要檢測的地方。 脈沖激光器發(fā)出的脈沖激光通過聚焦裝置聚焦照射在微流控芯片的微通道中待檢測的液體上，使所述待檢測的液體從微通道出口處濺射到空間中形成液滴進(jìn)而產(chǎn)生離子；如圖2 所示，將微通道中的液體從微通道出口處濺射到空間中，并給予濺射到空間中的液滴極大的脈沖能量，使液滴急速蒸發(fā)，快速地產(chǎn)生離子，進(jìn)入質(zhì)譜儀，從而使樣品得以質(zhì)譜檢測。由于在微流控芯片和質(zhì)譜儀之間存在電場，微流控芯片的液體會在微通道出口處形成一個噴霧的錐面，稱之為泰勒錐7。在激光脈沖之間，電場會將微流控芯片中的液體補(bǔ)充到泰勒錐上，避免了直接進(jìn)行激光解析時常常出現(xiàn)的液滴燒干的現(xiàn)象。因為本發(fā)明是靠脈沖激光濺射產(chǎn)生離子，故微流控芯片的微通道直徑與液體的流速沒有關(guān)系，所以在微流控芯片的制作加工時不需要額外的考慮噴霧的因素，可以大規(guī)模、 集成化的制作與加工。實施例二本實施例與實施例一的區(qū)別在于，脈沖激光器發(fā)出的脈沖激光不是直接照射在微流控芯片上，而是經(jīng)過光纖等物質(zhì)進(jìn)行傳輸后聚焦到微流控芯片上。這里本發(fā)明的描述和應(yīng)用是說明性的，并非想將本發(fā)明的范圍限制在上述實施例中。這里所披露的實施例的變形和改變是可能的，對于那些本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說實施例的替換和等效的各種部件是公知的。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該清楚的是，在不脫離本發(fā)明的精神或本質(zhì)特征的情況下，本發(fā)明可以以其他形式、結(jié)構(gòu)、布置、比例，以及用其他元件、 材料和部件來實現(xiàn)。
權(quán)利要求
1.一種微流控芯片與質(zhì)譜聯(lián)用檢測裝置，其特征在于所述聯(lián)用檢測裝置包括脈沖激光器、聚焦裝置、微流控芯片、質(zhì)譜儀；所述脈沖激光器用以發(fā)射脈沖激光；所述聚焦裝置用以使脈沖激光聚焦照射在微流控芯片的微通道中待檢測的液體上，使所述待檢測的液體濺射到空間中形成液滴進(jìn)而產(chǎn)生離子；所述微流控芯片和質(zhì)譜儀之間設(shè)有高壓；所述質(zhì)譜儀用以接收所述離子進(jìn)行質(zhì)譜檢測。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微流控芯片與質(zhì)譜聯(lián)用檢測裝置，其特征在于所述脈沖激光器為二氧化碳激光器、近紅外激光器、或YAG激光器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微流控芯片與質(zhì)譜聯(lián)用檢測裝置，其特征在于所述脈沖激光器與所述聚焦裝置之間設(shè)置有傳輸裝置，所述傳輸裝置用以將脈沖激光引導(dǎo)傳輸?shù)骄劢寡b置上；所述傳輸裝置為光纖傳輸裝置。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微流控芯片與質(zhì)譜聯(lián)用檢測裝置，其特征在于所述聯(lián)用檢測裝置還包括三維操作平臺，所述微流控芯片放置在三維操作平臺上，用以通過調(diào)解三維操作平臺使微流控芯片的微通道中待檢測的液體位于檢測位置。
5.一種微流控芯片與質(zhì)譜聯(lián)用檢測方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟步驟一，在微流控芯片和質(zhì)譜儀之間設(shè)置高壓；步驟二，脈沖激光器發(fā)射脈沖激光；步驟三，脈沖激光通過聚焦裝置聚焦照射在微流控芯片的微通道中待檢測的液體上， 使所述待檢測的液體濺射到空間中形成液滴進(jìn)而產(chǎn)生離子；步驟四，所述離子進(jìn)入質(zhì)譜儀進(jìn)行質(zhì)譜檢測。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的微流控芯片與質(zhì)譜聯(lián)用檢測方法，其特征在于在高壓的作用下，所述微流控芯片中的液體在微通道出口處形成一個泰勒錐。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的微流控芯片與質(zhì)譜聯(lián)用檢測方法，其特征在于所述脈沖激光器為二氧化碳激光器、近紅外激光器、或YAG激光器。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的微流控芯片與質(zhì)譜聯(lián)用檢測方法，其特征在于所述脈沖激光器發(fā)射的脈沖激光通過傳輸裝置引導(dǎo)傳輸?shù)骄劢寡b置上；所述傳輸裝置為光纖傳輸裝置。
9.根據(jù)權(quán)利要求5所述的微流控芯片與質(zhì)譜聯(lián)用檢測方法，其特征在于所述微流控芯片放置在一個三維操作平臺上，通過調(diào)解三維操作平臺使微流控芯片的微通道中待檢測的液體位于檢測位置。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種微流控芯片與質(zhì)譜聯(lián)用檢測裝置及方法，該聯(lián)用檢測裝置包括脈沖激光器、聚焦裝置、微流控芯片、質(zhì)譜儀；所述脈沖激光器用以發(fā)射脈沖激光；所述聚焦裝置用以使脈沖激光聚焦照射在微流控芯片的微通道中待檢測的液體上，使所述待檢測的液體濺射到空間中形成液滴進(jìn)而產(chǎn)生離子；所述微流控芯片和質(zhì)譜儀之間設(shè)有高壓；所述質(zhì)譜儀用以接收所述離子進(jìn)行質(zhì)譜檢測。本發(fā)明不需要額外的加工芯片系統(tǒng)就能很好的完成微流控芯片與質(zhì)譜儀的聯(lián)用，成本低廉，操作簡單。
文檔編號G01N27/62GK102466655SQ201010548640
公開日2012年5月23日 申請日期2010年11月16日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月16日
發(fā)明者徐國賓, 楊芃原, 聶磊 申請人:上海華質(zhì)生物技術(shù)有限公司