[发明专利]一种光学检测的电泳芯片及其电泳装置

说明书

技术领域

本发明涉及电泳系统的微型化，特别是一种光学检测的电泳芯片及其电泳装置。

背景技术

毛细管电泳是一种重要的分离检测技术。毛细管电泳结合筛分介质对于生物大分子，如DNA和蛋白质具有良好的分离能力，这是现代生命科学研究的重要基础之一。伴随着生命科学等领域的不断发展，对于毛细管电泳的应用需求也不断增加。其应用范围正从单纯的学术研究领域向着更多的实用领域扩展。相应的，对于毛细管电泳系统的要求也从通用型、研究型向着常规化或临床化、小型化或微型化以及专用细化等方向扩展。毛细管电泳芯片(或称为微流控芯片)正是契合这一趋势的一个新兴发展方向。在尺度为几个厘米的芯片基板上制作出宽度为微米量级的分离微通道，在微通道内进行电泳分离，不仅使样品和试剂的消耗减少到微升乃至纳升的量级，更给毛细管电泳的分离效率带来一次重大飞跃，分离时间可从几十分钟缩短到几分钟，甚至以秒为单位。毛细管电泳芯片还具有组成集成化“芯片实验室”的潜力。目前，制作电泳芯片的材料一般有硅、普通玻璃、优质石英以及有机高聚物等。其中，采用有机高聚物材料可以通过注塑、印模和浇铸等方式制作芯片，特别适合于批量生产。对于推动毛细管电泳的大规模、低成本应用，有着独特的优势。

在毛细管电泳的各种检测技术中，诱导荧光检测是灵敏度最高的方式之一，特别适合生物大分子的检测。共焦诱导荧光检测系统可以很容易地从传统毛细管电泳系统移植到电泳芯片的检测上，而不会降低检测效率，例如图1所示。但是，因为需要传导激发光和收集检测荧光，其光学系统相对复杂，不利于系统的小型化和低成本。有报道(如中国专利：公开号CN101013083A，公开号CN1963488A)采用光纤来简化光路。激发光通过光纤传导，从分离通道的侧面照射，在90°方向检测荧光，有利于减小激发光干扰。但是，在芯片上结合光纤提高了制作过程的复杂性和难度。

发明内容

本发明的目的是提供一种光学检测的电泳芯片及其电泳装置，该芯片及其装置可以用于高灵敏度诱导荧光检测，却避免了传统诱导荧光检测的较复杂的光学系统，有利于减小电泳装置的体积和重量。其中的电泳芯片有助于简化生产工艺，可以适合于批量生产。本发明对于毛细管电泳的大规模、低成本应用有着广阔前景。

本发明提出的电泳芯片由两片基板A和B组合而成。基板A上制作有微结构，用于电泳分离和光学检测。用于电泳分离的微结构与一般的电泳芯片一样，包括分离通道和与之交叉(包括十字交叉结构或双T结构等)的进样通道。分离通道的两端以及进样通道的两端都制作有小池，分别用作缓冲液池、缓冲废液池、样品池和样品废液池。小池的位置也是制作分离和进样电极的位置。通过对电极上的电压的控制，实现电场驱动的进样和分离过程。

为实现上述发明目的，本发明是这样实现的。

一种光学检测的电泳芯片，由两片基板A、B组合而成；其中，基板A上制作有用于电泳分离和光学检测的微结构，它包括分离通道和与之交叉的进样通道；所述的分离通道的两端以及进样通道的两端都制作有小池，分别用作缓冲液池、缓冲废液池、样品池和样品废液池，小池的位置也是制作分离和进样电极的位置，通过对电极上的电压的控制，实现电场驱动的进样和分离过程；其特征在于：所述的基板A、B材料为有机高聚物，并且具有一定的机械性能和较好的光学透过性，以便进行光学检测；所述的具有微结构的基板A上具有一反射面，反射面位于分离通道检测位置的侧面，可使激发光束在反射面上发生全反射，或者通过在反射面上镀膜形成反射；经过反射面的反射，激发光束从分离通道的侧面入射，激发样品的荧光。

所述的光学检测的电泳芯片，其特征在于：所述的分离通道与进样通道之间的交叉结构包括十字交叉结构或双T结构。

一种光学检测的电泳装置，其特征在于：它包括高压模块、光源、激发光学系统、收集光学系统、滤光片、光电检测器、数据接收模块、处理和控制模块以及如上所述地电泳芯片；所述的高压模块为进样和分离过程提供电场驱动；所述的光源为小型的单色或接近单色的光；所述的激发光经过激发光学系统，被准直或会聚，以面向电泳芯片的方向入射；所述的激发光束在电泳芯片的光学微结构上发生反射，从电泳芯片的分离通道的侧面入射，激发荧光；在面向电泳芯片的方向用收集光学系统收集并会聚荧光，由光电检测器转换为电信号，数据接收模块接收电信号并转换为易于传输存储的数字信号；处理和控制模块负责数据的传输、处理、存储、显示功能，以及装置中模块的工作控制。

附图说明