[发明专利]一种旋转式微量样品自动引入装置

说明书

技术领域

本发明属于微流控分析技术领域，特别涉及一种旋转式微量样品自动引入装置。

背景技术

微流控分析是二十世纪90年代初期发展起来的分析化学前沿领域，它以分析化学为基 础，以微机电加工技术为依托，目标是把整个实验室的功能集成在微芯片上，构建芯片实验 室，实现各种分析系统的整体微型化、自动化、集成化与便携化。微流控芯片毛细管电泳是 在微流控分析发展最快的领域之一，它具有分离快速、易平行操作、自动化、集成化、低成 本等优点。然而，对于高通量、自动化的微流控分析系统，合适的样品引入接口十分重要， 这也是制约微流控技术发展的瓶颈问题之一。一方面要求样品引入保持连续进样而不中断分 析过程；另一方面由于微流控系统操控样品量少(皮升至纳升级)，应研究如何在换样过程 中减少样品损失，发挥微流控分析系统的优势。微流控毛细管电泳系统中采用最多的是基于 固定储液池式的样品引入方法，这种进样方法常常将微通道设计成十字形[Bruin J M G.Recent developments in electrokinetically driven analysis on microfabricated devices，Electrophoresis， 2000，21：3931-3951.]，其中一条通道作为分离通道，另一条通道用于样品引入。两条通道的 两端为储液池，其中两个储液池分别用于储存样品溶液和缓冲液，另外两个用作废液池。控 制储液池上电位的变化，可以操纵液体流动，从而实现样品的引入与电泳分离。这种装置容 易加工，操作简单，但属于间歇式换样，换样常常只能手工进行，往往需要十几步操作，不 仅繁琐，而且影响了分析通量。换样效率不高是制约微流控分析技术实际应用的问题之一， 使得芯片分析速度快的主要优势难以得到充分的发挥。因此连续试样引入技术已成为微流控 分析技术需要重点解决的问题之一。

流通池式试样引入系统是用于解决上述问题方法之一[Fang Q，Wang F R，Wang S L，Liu S S，Xu S K，Fang Z L.Sequential injection sample introduction microfluidic-chip based capillary electrophoresis system，Anal.Chim.Acta，1999，390：27-37.]，其主要是采用在芯片上加工与微通 道相连接的试样引入通道，连续的向芯片内引入多种试样溶液，然后在芯片上进行进样和分 离操作。流通试样引入系统常采用蠕动泵、注射泵或真空泵等作为试样更换的驱动力。但流 通式样品引入系统每次进样消耗样品量较大，通常为几十微升到几百微升[Fang Q，Xu G M， Fang Z L.A high-throughput continuous sample introduction interface for microfluidic chip-based capillary electrophoresis systems[J]，Anal.Chem.，2002，74：1223-1231.徐章润，王世立，樊晓峰， 王福仁，方肇伦，小型可连续进样微流控芯片分析仪的研制，分析化学，2003，31(12)：1527-1530.Wang S L， Fan X F，Xu Z R，Fang Z L.A simple microfluidic system for efficient capillary electrophoretic separation and sensitive fluorimetric detection of DNA fragments using light-emitting diode and liquid-core waveguide techniques，Electrophoresis，2005，26：3602-3608.]。取样探针式样品引入 系统的特征是芯片上没有专门的固定或流通试样池，而采用与芯片分析通道直接相连的取样 探针，通过将取样探针插入试样容器内完成试样引入[Smith E M，Xu HW，Ewing A G.DNA separations in microfabricated devices with automated capillary sample introduction， Electrophoresis，2001，22：363-370.Chen G，Wang J.Fast and simple sample introduction for capillary electrophoresis Microsystems，Analyst，2004，129：507-511.]。将取样探针和可平移的开 缝试样管阵列结合，可实现低消耗、高通量试样引入[He Q H，Fang Q，Du W B，Huang Y z，Fang Z L Analyst，2005，130：1052-1057.He Q H，Fang Q，Du W B，Fang Z L.Electrophoresis，2007，28：2912-2919.]。但 该装置手工制作的开缝试样管难以保证其尺寸和形状的一致性，捆绑电极式的取样探针可靠 性较差，限制了其实际应用能力。另外，一维线性试样管阵列占用空间较大，而且平移进样 时需要两倍的阵列长度，不利于装置的小型化。因此，研制一种有实用价值的自动化样品引 入装置，将在一定程度上解决微流控技术发展的瓶颈问题，促进微流控分析技术的发展，并 可为该技术的产业化铺平道路。