微流控芯片分離中的新型回流式進樣方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種微流控芯片分離中的新型回流式進樣方法，采用十字通道的微流控芯片，所述十字通道由進樣通道和分離通道交叉而成，其中分離通道的第一方向設有緩沖液儲液池，進樣通道的第二方向設有樣品廢液儲液池，進樣通道的第三方向設有樣品儲液池，分離通道的第四方向設有緩沖液廢液儲液池，包括以下步驟：步驟A，夾切導流；步驟B，回流；步驟C，溶液分配；步驟D，進樣。與以往的所有進樣方式相比，本發(fā)明的進樣方式可以同時執(zhí)行小進樣量和大進樣量，進樣時沒有電歧視，具有以往四種常見進樣方式所沒有的特點。相比于老回流式進樣方式，本發(fā)明的新進樣方式更加穩(wěn)定，進樣的區(qū)帶范圍更寬，分離柱效和對樣品的檢測靈敏度更高。
【專利說明】微流控芯片分離中的新型回流式進樣方法

【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種微流控芯片分離中的新型回流式進樣方法。

【背景技術】
[0002]微流控芯片作為一種新興的化學分析方法，可以集成各種元件在一塊單一的基片上，并實現諸如DNA測序、細胞研究、免疫分析、微流體反應器、樣品分離分析等功能，其中對樣品的分離分析仍是微流控芯片最重要的而且應用最廣泛的功能之一。和其它的分離方法相比，微流控芯片對樣品的分離具有超高柱效的特點。盡管微流控芯片的分離通道只有幾厘米長，但它可以在短短的幾十秒內完成幾十種樣品的分離。微流控芯片的超高柱效分離能力來源于它獨特的進樣系統(tǒng)，這個進樣系統(tǒng)可以有效地控制進樣區(qū)帶長度，通常進樣區(qū)帶的長度只有幾十微米左右，避免分離過程中的峰展寬，從而達到高效分離的功能，這對分離復雜的、不易分離的樣品特別有效。
[0003]但是化學分析對象是多種多樣的，對于相對成分單一的、低濃度的樣品，那就要求微流控芯片提高進樣量，這樣才能提高檢測的靈敏度，檢測到低濃度的組分。因此，尋找一種能自由調節(jié)微流控芯片進樣量的進樣方式就顯得十分重要。在微流控芯片內部，為了控制樣品區(qū)帶的形狀，目前設計了多種進樣通道，常見的有:十字通道、雙T通道、多T通道、雙十字通道等。在這些不同的進樣形狀中，十字通道是最簡單、應用最為廣泛的進樣形狀。
[0004]在驅動溶液進樣方面，目前微流控芯片中應用最多的就是電動進樣法，它以電滲流為驅動力，靈活并能有效避免樣品泄漏，所以電動進樣在微流控芯片上得到了十分廣泛的應用。當前國內外最常見的電動進樣法有四種:懸浮進樣、夾流進樣、門式進樣和動態(tài)加載進樣。其中懸浮進樣在進樣時進樣電壓只施加在樣品池和樣品廢液池上，它的缺點是區(qū)帶在進樣過程中會發(fā)生擴散并進入分離通道導致峰展寬。夾流進樣是在懸浮進樣的基礎上將緩沖液池和緩沖液廢液池也施加合適的電壓，避免了進樣時樣品的擴散；雖然夾流進樣可以得到比較短的樣品區(qū)帶，但這種進樣模式不能引入比進樣通道寬度更寬的樣品區(qū)帶，所以夾流進樣在需要引入大量的樣品時有局限性。門式進樣可以通過調節(jié)進樣時間長短的方法來控制進樣量，但是在樣品流經通道轉彎處時會受到一種進樣歧視，從而影響樣品的進樣量。動態(tài)加載進樣方式可以在2倍通道寬度(100--m)到20倍通道寬度(毫米級)范圍內控制進樣區(qū)帶長度，這種進樣方式的優(yōu)點在于進樣量可調，但是不能引入小于管道寬度的樣品區(qū)帶。
[0005]另外，雖然還有一種老式的回流式進樣模式，可以控制樣品區(qū)帶長度在小于進樣通道寬度(83 μ m)到通道寬度幾十倍(毫米級)范圍內連續(xù)變化，但是它的進樣區(qū)帶范圍還不夠大，不能適應更廣泛的樣品分析要求，且穩(wěn)定性、分離柱效和對樣品的檢測靈敏度還有待提聞。


【發(fā)明內容】

[0006]為了克服現有進樣方式的缺陷，本發(fā)明的目的在于提供一種微流控芯片分離中的新型回流式進樣方法，可以控制進樣區(qū)帶的擴散，進樣時沒有電歧視，擁有更寬的、可調節(jié)的進樣區(qū)帶范圍，進樣更加穩(wěn)定，分離柱效和對樣品的檢測靈敏度更高。
[0007]為了實現上述目的，本發(fā)明的技術方案是:一種微流控芯片分離中的新型回流式進樣方法，采用十字通道的微流控芯片，所述十字通道由進樣通道和分離通道交叉而成，其中分離通道的第一方向設有緩沖液儲液池，進樣通道的第二方向設有樣品廢液儲液池，進樣通道的第三方向設有樣品儲液池，分離通道的第四方向設有緩沖液廢液儲液池，包括以下步驟:
步驟A，夾切導流:將第二方向的樣品廢液儲液池接地，其它三個儲液池根據其到十字通道交叉點的距離不同分布不同的電壓，距離遠電壓大，調節(jié)電壓到液流平衡，其中第四方向的緩沖液廢液儲液池電壓大于第三方向的樣品儲液池電壓，第三方向的樣品儲液池電壓大于第一方向的緩沖液儲液池電壓，樣品溶液從樣品儲液池的方向流向樣品廢液儲液池的方向；
步驟B，回流:將第一方向的緩沖液儲液池和第二方向的樣品廢液儲液池接地，其它兩個儲液池電壓不變，樣品向通道第一方向回流，時間越長回流的樣品越多；
步驟C，溶液分配:給第一方向的緩沖液儲液池施加大電壓，第二方向的樣品廢液儲液池和第三方向的樣品儲液池懸浮，第四方向的緩沖液廢液儲液池接地，此時樣品快速往第四方向流動，同時有一部分樣品分配流入到第二方向和第三方向的兩個儲液池，時間越長第四方向最后的進樣量越少；
步驟D，進樣:給第一方向的緩沖液儲液池施加大電壓，給第二方向的樣品廢液儲液池和第三方向的樣品儲液池施加略小于緩沖液儲液池中的電壓，以防止這兩個儲液池的樣品溶液流出，將第四方向的緩沖液廢液儲液池接地，樣品被送入分離通道，完成進樣。
[0008]進一步的，通過調節(jié)步驟B、步驟C的時間改變樣品的進樣量，其中小進樣量用于復雜難分離樣品的分離，大進樣量用于提高低濃度樣品的檢測靈敏度。
[0009]與以往的所有進樣方式相比，本發(fā)明的進樣方式可以同時執(zhí)行小進樣量(窄區(qū)帶進樣)和大進樣量(長區(qū)帶進樣)，進樣時沒有電歧視，具有以往四種常見進樣方式所沒有的特點。與老式的回流式進樣相比，本發(fā)明的進樣方式更加穩(wěn)定，同樣的連續(xù)5次進樣，本發(fā)明的進樣方式對樣品峰高的相對平均偏差為2.78%，優(yōu)于老進樣方式的4.26%，說明新方法更加穩(wěn)定；新的回流式進樣可以控制樣品區(qū)帶長度范圍在〈74微米?>2毫米之間，比老回流式進樣方式范圍更寬；新進樣方式由于在步驟B、步驟C兩步接地并采用更高的分離電壓，和老進樣方式相比，其樣品檢測靈敏度得到了提高(>2倍以上)，同時分離柱效也有極大的提高(提高1.4倍左右)。
[0010]下面結合附圖和【具體實施方式】對本發(fā)明做進一步詳細的說明。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0011]圖1為微流控芯片的結構示意圖。
[0012]圖2為本發(fā)明實施例的原理圖。
[0013]圖3為樣品進樣區(qū)帶圖。
[0014]圖4為新、老回流式進樣對比圖。
[0015]圖中:1-緩沖液儲液池，2-樣品廢液儲液池，3-樣品儲液池，4-緩沖液廢液儲液池，5-十字通道交叉點，6-分離通道。

【具體實施方式】
[0016]如圖廣2所示，一種微流控芯片分離中的新型回流式進樣方法，采用十字通道的微流控芯片并進行電動進樣，所述十字通道由進樣通道和分離通道6交叉而成，其中分離通道6的第一方向設有緩沖液儲液池1，進樣通道的第二方向設有樣品廢液儲液池2，進樣通道的第三方向設有樣品儲液池3，分離通道6的第四方向設有緩沖液廢液儲液池4，包括以下步驟:
步驟A，夾切導流:將第二方向的樣品廢液儲液池2接地，其它三個儲液池根據其到十字通道交叉點5的距離不同分布不同的電壓，距離遠電壓大，調節(jié)電壓到液流平衡，其中第四方向的緩沖液廢液儲液池4電壓大于第三方向的樣品儲液池3電壓，第三方向的樣品儲液池3電壓大于第一方向的緩沖液儲液池I電壓，樣品溶液從樣品儲液池3的方向流向樣品廢液儲液池2的方向；
步驟B，回流:將第一方向的緩沖液儲液池I和第二方向的樣品廢液儲液池2接地，其它兩個儲液池電壓不變，樣品向通道第一方向回流，時間越長回流的樣品越多；
步驟C，溶液分配:給第一方向的緩沖液儲液池I施加大電壓，第二方向的樣品廢液儲液池2和第三方向的樣品儲液池3懸浮，第四方向的緩沖液廢液儲液池4接地，此時樣品快速往第四方向流動，同時有一部分樣品分配流入到第二方向和第三方向的兩個儲液池，時間越長第四方向最后的進樣量越少；
步驟D，進樣:給第一方向的緩沖液儲液池I施加大電壓，給第二方向的樣品廢液儲液池2和第三方向的樣品儲液池3施加略小于緩沖液儲液池I中的電壓，以防止這兩個儲液池的樣品溶液流出，將第四方向的緩沖液廢液儲液池4接地，樣品被送入分離通道6，完成進樣。
[0017]在本實施例中，步驟A由于第一方向、第四方向均有施加電壓，因此樣品流不會左右擴散。
[0018]在本實施例中，步驟B和老式的回流式進樣不同的是，這里的第一方向上的緩沖液儲液池I是接地的，這樣就能進更多的樣品，而且更加穩(wěn)定；而老式的回流式進樣在第一方向的緩沖液儲液池I是懸浮的，這種方式相對不穩(wěn)定，進樣量少。
[0019]在本實施例中，步驟C和老式的回流式進樣方式不同的是，老進樣方式中第四方向是懸浮的，這樣不利于樣品分流的穩(wěn)定，會導致區(qū)帶擴散。
[0020]如圖3所示，可以通過調節(jié)步驟B、步驟C的時間改變樣品的進樣量，其中小進樣量a可以用于復雜難分離樣品的分離，大進樣量b可以提高低濃度樣品的檢測靈敏度。
[0021]相比于老回流式進樣方式II，本發(fā)明的新進樣方式I更加穩(wěn)定，進樣的區(qū)帶范圍更寬，其樣品檢測靈敏度得到了提高(>2倍以上)，同時分離柱效也有極大的提高(提高1.4倍左右)，請見圖4。
[0022]以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例，凡依本發(fā)明申請專利范圍所做的均等變化與修飾，皆應屬本發(fā)明的涵蓋范圍。
【權利要求】
1.一種微流控芯片分離中的新型回流式進樣方法，采用十字通道的微流控芯片，所述十字通道由進樣通道和分離通道交叉而成，其中分離通道的第一方向設有緩沖液儲液池，進樣通道的第二方向設有樣品廢液儲液池，進樣通道的第三方向設有樣品儲液池，分離通道的第四方向設有緩沖液廢液儲液池，其特征在于:包括以下步驟: 步驟A，夾切導流:將第二方向的樣品廢液儲液池接地，其它三個儲液池根據其到十字通道交叉點的距離不同分布不同的電壓，距離遠電壓大，調節(jié)電壓到液流平衡，其中第四方向的緩沖液廢液儲液池電壓大于第三方向的樣品儲液池電壓，第三方向的樣品儲液池電壓大于第一方向的緩沖液儲液池電壓，樣品溶液從樣品儲液池的方向流向樣品廢液儲液池的方向； 步驟B，回流:將第一方向的緩沖液儲液池和第二方向的樣品廢液儲液池接地，其它兩個儲液池電壓不變，樣品向通道第一方向回流，時間越長回流的樣品越多； 步驟C，溶液分配:給第一方向的緩沖液儲液池施加大電壓，第二方向的樣品廢液儲液池和第三方向的樣品儲液池懸浮，第四方向的緩沖液廢液儲液池接地，此時樣品快速往第四方向流動，同時有一部分樣品分配流入到第二方向和第三方向的兩個儲液池，時間越長第四方向最后的進樣量越少； 步驟D，進樣:給第一方向的緩沖液儲液池施加大電壓，給第二方向的樣品廢液儲液池和第三方向的樣品儲液池施加略小于緩沖液儲液池中的電壓，以防止這兩個儲液池的樣品溶液流出，將第四方向的緩沖液廢液儲液池接地，樣品被送入分離通道，完成進樣。
2.根據權利要求1所述的微流控芯片分離中的新型回流式進樣方法，其特征在于:通過調節(jié)步驟B、步驟C的時間改變樣品的進樣量，其中小進樣量用于復雜難分離樣品的分離，大進樣量用于提高低濃度樣品的檢測靈敏度。
【文檔編號】G01N35/10GK104076163SQ201410324230
【公開日】2014年10月1日 申請日期:2014年7月9日 優(yōu)先權日:2014年7月9日
【發(fā)明者】王偉, 王子劍, 馬麗紅 申請人:福州大學