[发明专利]通过微流体自由流电泳分离和分析样品

说明书

本发明提供一种微流体装置(11)，用于分离和分析微流体样品。该装置包括：分离通道(10)；第一电解质通道(12)，被配置为在使用中提供高电导率电解质溶液的流，并且在该通道的下游出口处设置有正电极(13)；第二电解质通道(14)，被配置为在使用时提供高电导率电解质溶液的流，并且在该通道的下游出口处设置有负电极(15)；其中通过第一和第二电解质通道的电解质的流从装置中除去电泳产物和气泡；其中电解质的存在在分离通道上提供基本均匀的电场。

技术领域

本发明涉及在微流体装置中分离和分析带电粒子，特别是涉及使用自由流电泳(FFE)在微流体装置中分离和分析带电粒子。微流体自由流电泳是一种分离和分析带电粒子的有效方法，该方法有潜力处理小量样品体积，并具有高分离效率和良好控制的边界条件。

背景技术

自由流电泳的传统方法是将金属电极嵌入微流体装置中。然而，当使用这些方法时，在电极/液体界面处产生的电解产物极大地限制了装置的稳定性和敏感性。这种情况下主要的担忧是电极/液体界面处气泡的形成，这能改变液体流形态，从而导致样品中带电粒子的不稳定分离。

此外，微流体装置所需的流体体积处于微升级至纳升级。因此，即使处于能负载很大电流密度的导电缓冲液的相对较低的电场(如20V/cm)下，在数秒内产生的气泡的物理尺寸也可以很容易地超过微流体通道中的体积。

已提出几种方法来减小形成这些电解产物的影响，例如通过膜从物理上使分析腔室与电极床分离开。此外，通过使用氧化还原电子载体来抑制气泡的形成。

尽管减轻了对电解产物影响的担忧，这些方法中的很多方法却带来了不同的缺点，例如，复杂的制造方法或极大地限制可应用的电流/电场。此外，避免或驱替气泡并没有克服由局部pH变化(由溶解的电解产物或电流产生的焦耳热所引起)所产生的问题。

已使用外部电极以便于制造降低气泡引入到微流体芯片上的风险的微流体装置，尽管在微流体芯片上的进口和出口处同时设置外部电极，但仍能产生流过微流体装置的电解产物和热量。

AU 738361 B1公开了一种用于自由流电泳的装置，其中分离膜和限制膜置于一个盒子内，第一流动路径沿分离膜一侧，第二流动路径沿分离膜相反的一侧，限制膜用于隔开来自各流动路径的缓冲液流。图6示出了基本在通道全部长度上延伸的电极。

EP 1621211公开了一种细胞分离装置，该装置不会破坏细胞样品，且防止细胞分离时电压施加至其上的电极耗尽，且历经长时间的细胞分离也不会导致通道堵塞。这是使用含有电解质的凝胶电极实现的。

正是在这种背景下作出了本发明。

发明内容

根据本发明，提供了一种用于分离和分析微流体样品的微流体装置，该装置包括：分离通道；第一电解质通道，被配置为在使用中提供高电导率电解质溶液的流，并且在该通道的下游出口处设置有正电极；和第二电解质通道，被配置为在使用时提供高电导率电解质溶液的流，并在该通道的下游出口处设置有负电极；并且其中，通过第一和第二电解质通道的电解质的流从所述装置中除去电泳产物和气泡；并且其中，电解质的存在在分离通道上提供基本均匀的电场。

将正电极和负电极设置在第一和第二电解质通道的下游出口处可以是特别有利的，因为它提供了一种用于主动输运产物(诸如电解产物)的手段，伴随着局部pH变化和热量远离微流体装置，而它们中的任何一个都不直接进入微流体通道。这是通过高电导率电解质溶液的流实现的，并不能通过固定电极如凝胶电极实现。从微流体装置除去电解质产物可以在微流体装置内提供更稳定的流体流形态。