[发明专利]一种用于固相微萃取的三维电聚焦微流控芯片及其制作方法

说明书

一种用于固相微萃取的三维电聚焦微流控芯片及其制作方法，该芯片包括气路液路层和气路层，或者相同的两层气路液路层；气路液路层包含气路流道和气路储存池，液路流道和液路储存池，液路流道形成有用于存储固相萃取颗粒的瓶颈结构；气路层与气路液路层中的气路结构相同，包含气路流道和气路流道相连的气路储存池；气路液路层中,气路流道从气路储存池开始形成一条流道，在中途分成两条气路流道，对称分布于液路流道两侧，并且最终在液路流道处相交相通，形成喷嘴；气路流道的深度大于液路流道的深度，且液路流道的出口在横向和流道深度方向均位于气路流道的中间位置。本发明可实现固相微萃取以及芯片串联质谱检测双重功能。

技术领域

本发明涉及一种用于固相微萃取的三维电聚焦微流控芯片及其制作方法，该微流控芯片可以进行固相萃取并与质谱联用、在气液两相流中用于产生微小液滴。

背景技术

固相微萃取是20世纪90年代初由Arthur和Pawliszy首次提出并发展起来的用于吸附并浓缩待测物中目标物质的样品处理方法。SPME是一种集采样、萃取、浓缩、进样于一体的无溶剂样品前处理技术，是在固相萃取技术基础上发展起来的，由于其固定相的体积远小于样品体积而定义为微萃取。该技术是基于待测分析物在固定相与溶液之间的分配系数的不同而将目标分析物从样品基质中提取出来。传统的固相萃取的过程一般包括吸附剂的预处理，样品吸附，洗涤，洗脱以及洗脱液的蒸发浓缩。固相微萃取也包含其中一些步骤。

近年来基于微流控芯片平台的固相微萃取越来越受到关注，与传统的SPE相比，SPME平台操作简便、测试快、费用低、取样和富集同步进行、对样本污染小、不破坏样品体系原始平衡、易与质谱、色谱和电泳等高效分析技术联用，实现在线自动化操作，使得样品处理技术及分析、操作简单省时。

微流控芯片(microfluidic)，又称芯片实验室，最早产生于20世纪70年代，由斯坦福大学的Terry等人最先研究，他们用硅片制作了早期微流控芯片的雏形，该芯片在当时主要用于空气成分的检测和分析。目前微流控芯片通常以聚二甲基硅氧烷(PDMS)，聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)等高分子聚合物、玻璃、硅等为材料进行加工。与传统的化学实验和生物学实验相比，微流控芯片具有尺寸微小、比表面积大的特点，通道尺寸在微米级，与细胞尺寸相近，非常适宜用来进行细胞级的研究。而质谱(mass spectrometer)作为一种高灵敏度的检测手段，是对未知微量物质进行定性定量分析的最佳选择。两者的联用将对未知物质分析、食品检测、生物化学分析等相关仪器的发展具有非常重要的意义。

质谱分析是测量离子质荷比的一种分析方法，其基本原理是使试样中各组分在离子源中发生电离，生成不同质荷比的带正电荷的离子，经加速电场的作用，形成离子束，进入质量分析器，利用电场和磁场使离子发生偏转，将它们分别聚焦得到质谱图，从而确定其质量。质谱仪正是应用这种原理对未知物质进行分析的仪器。电喷雾质谱(ElectrosprayIon-Mass Spectrometer，ESI-MS)联用比较早就应用于物质分析领域，然而在质谱仪具有高灵敏度这一优点的同时，其对离子源的要求往往也很高。传统的喷雾针离子源需要对样品在其他平台上进行前处理、样品消耗量大、分离效率与传输效率不高等问题。联用质谱的微流体电喷雾离子源应运而生，微流体芯片可以集成样品的前处理、预分离、电喷雾等功能，大大提高了检测的灵敏度，降低样品的消耗量。

发明内容

本发明的主要目的在于克服现有技术的不足，提供一种用于固相微萃取的三维电聚焦微流控芯片及其制作方法，该芯片用来进行固相微萃取，用于前处理试剂，产生微米，甚至纳米级别的微小液滴，串联质谱仪，进行物质成分的检测。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：