[发明专利]一种芯片式薄层电解池毛细管电泳微流控在线进样装置

说明书

一、技术领域

本发明涉及分析化学和电化学领域，具体地说是一种芯片式薄层电解池毛细管电泳微流控在线进样装置。

二、背景技术

复杂的电化学反应，尤其是带有多个电活性基团的有机物的电氧化或电还原，通常产生多种产物及中间体。对这种复杂反应体系进行各产物的分离检测是电极反应机理、动力学研究及相关应用开发所必须的。国内外对电解产物进行分离的方法主要有高效液相色谱(A.Sakalis，D.M.P.Jandera，A.Voulgaropoulos，Chemosphere；2007，67，1940)，气相色谱(A.Zhou，S.Kikandi，O.A.Sadik，Electrochem.Commun.，2007，9，2246)和薄层色谱(Electrochim Acta；Iwakura C，M.Tsunaga，Tamura H；1972，17，1391)等。电解液体积一般取10-100mL，即使采用了大面积电极，整体电解时间也一般长达数小时。长时间电解带来一系列问题，包括反应产物的吸附严重钝化电极表面、电活性中间体信息丢失、反应过程受环境因素的干扰较严重等。可见，实现反应物的快速转化及产物的在线分离检测是有机及生物电化学研究的迫切需要。为此，较早期国内外曾有用汞薄层电极或进样阀电化学池制备电解产物供在线气相色谱分离检测。申请人前期在薄层光谱电化学池的基础上增设了毛细管接口通道，制作了一种带毛细管接口的薄层长光程光谱电化学池并申请了中国专利(申请号：200910144971.2)，使之具备原位光谱电化学测试和产生微量电解样品供毛细管电泳分离检测的双重功能。

毛细管电泳的一大优势是易于芯片化，在方寸芯片上与其它单元如储液池、微混合反应池、微通道网络与分离通道等灵活组合、规模集成。同样，易与微加工兼容的电化学测试技术，如安培法、电化学发光法、电化学酶联免疫测定法等，近年来被国内外学者用于毛细管电泳柱后检测(如中国专利01128402；02116453.3；03145053；200410041174；200410014599等)，这些进展体现了电解池系统易于微型化和集成化的优势。如今毛细管电泳及微流控毛细管电泳已从单纯样品分析拓展到分子间相互作用，用于研究化学反应和酶反应的动力学、小分子与生物大分子的动态作用以及细胞研究等。相关实验是基于微混合、微反应技术而开展的。目前微流控芯片上的“混合反应”这一单元操作已实现有机反应、酶反应、PCR反应及免疫反应等类型，但迄今还未见电化学反应这种类型的报道，这与需构建结构较为复杂的快速微电解池有关。

三、发明内容

本发明针对复杂电化学反应研究的需要，提供一种芯片式薄层电解池毛细管电泳微流控在线进样装置，旨在实现电化学复杂反应产物的在线快速分离检测。所要解决的技术问题是将三电极电化学池和毛细管在线进样集约化、微型化。

本发明的思路是将薄层电解室、辅助电极室、参比电极室、缓冲液池、微流控通道和电极引线集成在一块以盖片和基片构成的芯片上，可以方便地调节微流控通道内的毛细管的位置，以分别实现毛细管电泳在线进样和毛细管电泳分离。

本发明的技术方案包括芯片和芯片上集成的三电极电化学池和毛细管进样机构，与现有技术的区别是所述的芯片由相对较薄的盖片1和相对较厚的基片11所构成，在盖片1上设置四片电极导流铜片7，同时在盖片1的中心位置开有矩形或正方形通孔，由嵌入该孔的薄片状工作电极、垫片13和基片11上对应通孔位置的表面构成薄层电解室16，一根工作电极引线3连接工作电极和一片铜片7，工作电极由背板2和电极片14组成，在盖片1上还开有四只注液孔6、8、8和9，依次分别与缓冲液池17、两辅助电极室20和参比电极室18连通；在基片11上设置缓冲液池17，池内置入一根铂丝电泳电极19，同时在基片11上设置通道式的参比电极室18，通道(即参比电极室18)的一端与薄层电解室16连通，一根Ag/AgCl参比电极22的一端与一片铜片7连接，在基片11上还设置两个长方形凹槽式辅助电极室20，两个辅助电极室位于薄层电解室16外对称的两侧，一根铂丝辅助电极21串联两辅助电极室20，其一端与一片铜片7连接。