微流控芯片分離中的新型回流式進(jìn)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(jìn)樣方法，采用十字通道的微流控芯片，所述十字通道由進(jìn)樣通道和分離通道交叉而成，其中分離通道的第一方向設(shè)有緩沖液儲(chǔ)液池，進(jìn)樣通道的第二方向設(shè)有樣品廢液儲(chǔ)液池，進(jìn)樣通道的第三方向設(shè)有樣品儲(chǔ)液池，分離通道的第四方向設(shè)有緩沖液廢液儲(chǔ)液池，包括以下步驟：步驟A，夾切導(dǎo)流；步驟B，回流；步驟C，溶液分配；步驟D，進(jìn)樣。與以往的所有進(jìn)樣方式相比，本發(fā)明的進(jìn)樣方式可以同時(shí)執(zhí)行小進(jìn)樣量和大進(jìn)樣量，進(jìn)樣時(shí)沒有電歧視，具有以往四種常見進(jìn)樣方式所沒有的特點(diǎn)。相比于老回流式進(jìn)樣方式，本發(fā)明的新進(jìn)樣方式更加穩(wěn)定，進(jìn)樣的區(qū)帶范圍更寬，分離柱效和對(duì)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(jìn)樣方法

【技術(shù)領(lǐng)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(jìn)樣方法。

【背景技術(shù)】
[0002]微流控芯片作為一種新興的化學(xué)分析方法，可以集成各種元件在一塊單一的基片上，并實(shí)現(xiàn)諸如DNA測序、細(xì)胞研究、免疫分析、微流體反應(yīng)器、樣品分離分析等功能，其中對(duì)樣品的分離分析仍是微流控芯片最重要的而且應(yīng)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(duì)樣品的分離具有超高柱效的特點(diǎn)。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(nèi)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(dú)特的進(jìn)樣系統(tǒng)，這個(gè)進(jìn)樣系統(tǒng)可以有效地控制進(jìn)樣區(qū)帶長度，通常進(jìn)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(dá)到高效分離的功能，這對(duì)分離復(fù)雜的、不易分離的樣品特別有效。
[0003]但是化學(xué)分析對(duì)象是多種多樣的，對(duì)于相對(duì)成分單一的、低濃度的樣品，那就要求微流控芯片提高進(jìn)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(diào)節(jié)微流控芯片進(jìn)樣量的進(jìn)樣方式就顯得十分重要。在微流控芯片內(nèi)部，為了控制樣品區(qū)帶的形狀，目前設(shè)計(jì)了多種進(jìn)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(jìn)樣形狀中，十字通道是最簡單、應(yīng)用最為廣泛的進(jìn)樣形狀。
[0004]在驅(qū)動(dòng)溶液進(jìn)樣方面，目前微流控芯片中應(yīng)用最多的就是電動(dòng)進(jìn)樣法，它以電滲流為驅(qū)動(dòng)力，靈活并能有效避免樣品泄漏，所以電動(dòng)進(jìn)樣在微流控芯片上得到了十分廣泛的應(yīng)用。當(dāng)前國內(nèi)外最常見的電動(dòng)進(jìn)樣法有四種:懸浮進(jìn)樣、夾流進(jìn)樣、門式進(jìn)樣和動(dòng)態(tài)加載進(jìn)樣。其中懸浮進(jìn)樣在進(jìn)樣時(shí)進(jìn)樣電壓只施加在樣品池和樣品廢液池上，它的缺點(diǎn)是區(qū)帶在進(jìn)樣過程中會(huì)發(fā)生擴(kuò)散并進(jìn)入分離通道導(dǎo)致峰展寬。夾流進(jìn)樣是在懸浮進(jìn)樣的基礎(chǔ)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(jìn)樣時(shí)樣品的擴(kuò)散；雖然夾流進(jìn)樣可以得到比較短的樣品區(qū)帶，但這種進(jìn)樣模式不能引入比進(jìn)樣通道寬度更寬的樣品區(qū)帶，所以夾流進(jìn)樣在需要引入大量的樣品時(shí)有局限性。門式進(jìn)樣可以通過調(diào)節(jié)進(jìn)樣時(shí)間長短的方法來控制進(jìn)樣量，但是在樣品流經(jīng)通道轉(zhuǎn)彎處時(shí)會(huì)受到一種進(jìn)樣歧視，從而影響樣品的進(jìn)樣量。動(dòng)態(tài)加載進(jìn)樣方式可以在2倍通道寬度(100--m)到20倍通道寬度(毫米級(jí))范圍內(nèi)控制進(jìn)樣區(qū)帶長度，這種進(jìn)樣方式的優(yōu)點(diǎn)在于進(jìn)樣量可調(diào)，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(jìn)樣模式，可以控制樣品區(qū)帶長度在小于進(jìn)樣通道寬度(83 μ m)到通道寬度幾十倍(毫米級(jí))范圍內(nèi)連續(xù)變化，但是它的進(jìn)樣區(qū)帶范圍還不夠大，不能適應(yīng)更廣泛的樣品分析要求，且穩(wěn)定性、分離柱效和對(duì)樣品的檢測靈敏度還有待提聞。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]為了克服現(xiàn)有進(jìn)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(jìn)樣方法，可以控制進(jìn)樣區(qū)帶的擴(kuò)散，進(jìn)樣時(shí)沒有電歧視，擁有更寬的、可調(diào)節(jié)的進(jìn)樣區(qū)帶范圍，進(jìn)樣更加穩(wěn)定，分離柱效和對(duì)樣品的檢測靈敏度更高。
[0007]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是:一種微流控芯片分離中的新型回流式進(jìn)樣方法，采用十字通道的微流控芯片，所述十字通道由進(jìn)樣通道和分離通道交叉而成，其中分離通道的第一方向設(shè)有緩沖液儲(chǔ)液池，進(jìn)樣通道的第二方向設(shè)有樣品廢液儲(chǔ)液池，進(jìn)樣通道的第三方向設(shè)有樣品儲(chǔ)液池，分離通道的第四方向設(shè)有緩沖液廢液儲(chǔ)液池，包括以下步驟:
步驟A，夾切導(dǎo)流:將第二方向的樣品廢液儲(chǔ)液池接地，其它三個(gè)儲(chǔ)液池根據(jù)其到十字通道交叉點(diǎn)的距離不同分布不同的電壓，距離遠(yuǎn)電壓大，調(diào)節(jié)電壓到液流平衡，其中第四方向的緩沖液廢液儲(chǔ)液池電壓大于第三方向的樣品儲(chǔ)液池電壓，第三方向的樣品儲(chǔ)液池電壓大于第一方向的緩沖液儲(chǔ)液池電壓，樣品溶液從樣品儲(chǔ)液池的方向流向樣品廢液儲(chǔ)液池的方向；
步驟B，回流:將第一方向的緩沖液儲(chǔ)液池和第二方向的樣品廢液儲(chǔ)液池接地，其它兩個(gè)儲(chǔ)液池電壓不變，樣品向通道第一方向回流，時(shí)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(chǔ)液池施加大電壓，第二方向的樣品廢液儲(chǔ)液池和第三方向的樣品儲(chǔ)液池懸浮，第四方向的緩沖液廢液儲(chǔ)液池接地，此時(shí)樣品快速往第四方向流動(dòng)，同時(shí)有一部分樣品分配流入到第二方向和第三方向的兩個(gè)儲(chǔ)液池，時(shí)間越長第四方向最后的進(jìn)樣量越少；
步驟D，進(jìn)樣:給第一方向的緩沖液儲(chǔ)液池施加大電壓，給第二方向的樣品廢液儲(chǔ)液池和第三方向的樣品儲(chǔ)液池施加略小于緩沖液儲(chǔ)液池中的電壓，以防止這兩個(gè)儲(chǔ)液池的樣品溶液流出，將第四方向的緩沖液廢液儲(chǔ)液池接地，樣品被送入分離通道，完成進(jìn)樣。
[0008]進(jìn)一步的，通過調(diào)節(jié)步驟B、步驟C的時(shí)間改變樣品的進(jìn)樣量，其中小進(jìn)樣量用于復(fù)雜難分離樣品的分離，大進(jìn)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(jìn)樣方式相比，本發(fā)明的進(jìn)樣方式可以同時(shí)執(zhí)行小進(jìn)樣量(窄區(qū)帶進(jìn)樣)和大進(jìn)樣量(長區(qū)帶進(jìn)樣)，進(jìn)樣時(shí)沒有電歧視，具有以往四種常見進(jìn)樣方式所沒有的特點(diǎn)。與老式的回流式進(jìn)樣相比，本發(fā)明的進(jìn)樣方式更加穩(wěn)定，同樣的連續(xù)5次進(jìn)樣，本發(fā)明的進(jìn)樣方式對(duì)樣品峰高的相對(duì)平均偏差為2.78%，優(yōu)于老進(jìn)樣方式的4.26%，說明新方法更加穩(wěn)定；新的回流式進(jìn)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(jìn)樣方式范圍更寬；新進(jìn)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(jìn)樣方式相比，其樣品檢測靈敏度得到了提高(>2倍以上)，同時(shí)分離柱效也有極大的提高(提高1.4倍左右)。
[0010]下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)的說明。

【專利附圖】

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

【具體實(shí)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(jìn)樣方法，采用十字通道的微流控芯片并進(jìn)行電動(dòng)進(jìn)樣，所述十字通道由進(jìn)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(shè)有緩沖液儲(chǔ)液池1，進(jìn)樣通道的第二方向設(shè)有樣品廢液儲(chǔ)液池2，進(jìn)樣通道的第三方向設(shè)有樣品儲(chǔ)液池3，分離通道6的第四方向設(shè)有緩沖液廢液儲(chǔ)液池4，包括以下步驟:
步驟A，夾切導(dǎo)流:將第二方向的樣品廢液儲(chǔ)液池2接地，其它三個(gè)儲(chǔ)液池根據(jù)其到十字通道交叉點(diǎn)5的距離不同分布不同的電壓，距離遠(yuǎn)電壓大，調(diào)節(jié)電壓到液流平衡，其中第四方向的緩沖液廢液儲(chǔ)液池4電壓大于第三方向的樣品儲(chǔ)液池3電壓，第三方向的樣品儲(chǔ)液池3電壓大于第一方向的緩沖液儲(chǔ)液池I電壓，樣品溶液從樣品儲(chǔ)液池3的方向流向樣品廢液儲(chǔ)液池2的方向；
步驟B，回流:將第一方向的緩沖液儲(chǔ)液池I和第二方向的樣品廢液儲(chǔ)液池2接地，其它兩個(gè)儲(chǔ)液池電壓不變，樣品向通道第一方向回流，時(shí)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(chǔ)液池I施加大電壓，第二方向的樣品廢液儲(chǔ)液池2和第三方向的樣品儲(chǔ)液池3懸浮，第四方向的緩沖液廢液儲(chǔ)液池4接地，此時(shí)樣品快速往第四方向流動(dòng)，同時(shí)有一部分樣品分配流入到第二方向和第三方向的兩個(gè)儲(chǔ)液池，時(shí)間越長第四方向最后的進(jìn)樣量越少；
步驟D，進(jìn)樣:給第一方向的緩沖液儲(chǔ)液池I施加大電壓，給第二方向的樣品廢液儲(chǔ)液池2和第三方向的樣品儲(chǔ)液池3施加略小于緩沖液儲(chǔ)液池I中的電壓，以防止這兩個(gè)儲(chǔ)液池的樣品溶液流出，將第四方向的緩沖液廢液儲(chǔ)液池4接地，樣品被送入分離通道6，完成進(jìn)樣。
[0017]在本實(shí)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(huì)左右擴(kuò)散。
[0018]在本實(shí)施例中，步驟B和老式的回流式進(jìn)樣不同的是，這里的第一方向上的緩沖液儲(chǔ)液池I是接地的，這樣就能進(jìn)更多的樣品，而且更加穩(wěn)定；而老式的回流式進(jìn)樣在第一方向的緩沖液儲(chǔ)液池I是懸浮的，這種方式相對(duì)不穩(wěn)定，進(jìn)樣量少。
[0019]在本實(shí)施例中，步驟C和老式的回流式進(jìn)樣方式不同的是，老進(jìn)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(huì)導(dǎo)致區(qū)帶擴(kuò)散。
[0020]如圖3所示，可以通過調(diào)節(jié)步驟B、步驟C的時(shí)間改變樣品的進(jìn)樣量，其中小進(jìn)樣量a可以用于復(fù)雜難分離樣品的分離，大進(jìn)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(jìn)樣方式II，本發(fā)明的新進(jìn)樣方式I更加穩(wěn)定，進(jìn)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(shí)分離柱效也有極大的提高(提高1.4倍左右)，請(qǐng)見圖4。
[0022]以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，凡依本發(fā)明申請(qǐng)專利范圍所做的均等變化與修飾，皆應(yīng)屬本發(fā)明的涵蓋范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種微流控芯片分離中的新型回流式進(jìn)樣方法，采用十字通道的微流控芯片，所述十字通道由進(jìn)樣通道和分離通道交叉而成，其中分離通道的第一方向設(shè)有緩沖液儲(chǔ)液池，進(jìn)樣通道的第二方向設(shè)有樣品廢液儲(chǔ)液池，進(jìn)樣通道的第三方向設(shè)有樣品儲(chǔ)液池，分離通道的第四方向設(shè)有緩沖液廢液儲(chǔ)液池，其特征在于:包括以下步驟: 步驟A，夾切導(dǎo)流:將第二方向的樣品廢液儲(chǔ)液池接地，其它三個(gè)儲(chǔ)液池根據(jù)其到十字通道交叉點(diǎn)的距離不同分布不同的電壓，距離遠(yuǎn)電壓大，調(diào)節(jié)電壓到液流平衡，其中第四方向的緩沖液廢液儲(chǔ)液池電壓大于第三方向的樣品儲(chǔ)液池電壓，第三方向的樣品儲(chǔ)液池電壓大于第一方向的緩沖液儲(chǔ)液池電壓，樣品溶液從樣品儲(chǔ)液池的方向流向樣品廢液儲(chǔ)液池的方向； 步驟B，回流:將第一方向的緩沖液儲(chǔ)液池和第二方向的樣品廢液儲(chǔ)液池接地，其它兩個(gè)儲(chǔ)液池電壓不變，樣品向通道第一方向回流，時(shí)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(chǔ)液池施加大電壓，第二方向的樣品廢液儲(chǔ)液池和第三方向的樣品儲(chǔ)液池懸浮，第四方向的緩沖液廢液儲(chǔ)液池接地，此時(shí)樣品快速往第四方向流動(dòng)，同時(shí)有一部分樣品分配流入到第二方向和第三方向的兩個(gè)儲(chǔ)液池，時(shí)間越長第四方向最后的進(jìn)樣量越少； 步驟D，進(jìn)樣:給第一方向的緩沖液儲(chǔ)液池施加大電壓，給第二方向的樣品廢液儲(chǔ)液池和第三方向的樣品儲(chǔ)液池施加略小于緩沖液儲(chǔ)液池中的電壓，以防止這兩個(gè)儲(chǔ)液池的樣品溶液流出，將第四方向的緩沖液廢液儲(chǔ)液池接地，樣品被送入分離通道，完成進(jìn)樣。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微流控芯片分離中的新型回流式進(jìn)樣方法，其特征在于:通過調(diào)節(jié)步驟B、步驟C的時(shí)間改變樣品的進(jìn)樣量，其中小進(jìn)樣量用于復(fù)雜難分離樣品的分離，大進(jìn)樣量用于提高低濃度樣品的檢測靈敏度。
【文檔編號(hào)】G01N35/10GK104076163SQ201410324230
【公開日】2014年10月1日 申請(qǐng)日期:2014年7月9日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月9日
【發(fā)明者】王偉, 王子劍, 馬麗紅 申請(qǐng)人:福州大學(xué)