[发明专利]具有聚丁二烯涂层的气相色谱柱

说明书

一种3D气相色谱(GC)柱发展，其通过组装两个部分而是可能的，每个是由气密材料形成的衬底。一个部分可以是具有蛇形流动通道结构的硅衬底，并且另一部分可以是玻璃板。两者涂覆有包括聚丁二烯的柱填料，其也能够将这两个部分胶合或结合在一起，从而密封流动通道，因此形成GC柱。柱封装能够以从非常疏水直到非常亲水的各种极性组成。以这种方式，能够关于针对有兴趣检测的具体分子(例如辛烷)的分辨率调节柱填料。本发明有利于微型GC柱。

技术领域

本发明总体上涉及气体的分析。具体地，本发明涉及一种气相色谱(GC)柱设备和一种用于制造GC柱(特别是如微型气相色谱(μGC)柱)的方法，所述GC柱例如适用于气体(例如从人呼出的呼吸气或基于来自皮肤、尿液或粪便的样本的气体)的医学分析。更具体地，本发明提供一种具有借助于包括聚丁二烯的涂层与第二衬底结合的第一衬底的GC柱。

背景技术

健康和疾病中的呼出气分析是一个日益增长的临床兴趣的领域。使用呼吸气作为生物样本是有吸引力的，因为呼吸气-收集是便宜的、易于执行的和非侵入性的。挥发性有机化合物(VOC)从皮肤、尿液、粪便排出，并且最显著的是经由呼出气排出。除肺部起源外，VOC还能够源自血液，从而反映了贯穿身体的生理、病理或病原体相关的生化过程。这样一来，呼出气分析可以允许对身体内任何地方的疾病过程进行代谢指纹识别。

对于对气体样本的分析，例如对于上述应用，能够使用3D GC柱。典型的μGC柱能够基本上包括两部分：具有3D通道结构的硅衬底晶片和覆盖通道以形成柱的玻璃部分。通过柱的侧壁上的均匀涂层来实现这种柱的功能部分。这种涂层的厚度通常为例如1μm，并且必须非常好地控制该厚度。衬底和玻璃部分的组装提供了问题。玻璃不会结合到所涂覆的硅上，因为这些涂层主要是基于硅烷和硅氧烷。这意味着作为后组装步骤，柱可能仅填充有涂层。

另一个问题是涂层相对于要被分离以进行检测的气体组分的分辨率。例如，在用于呼吸分析的一种具体情况下，期望在柱上产生对辛烷和类似分子的高分辨率。在人的呼吸气中检测辛烷能够指示某种肺部疾病。

发明内容

根据以上所述，本发明的发明人已经认识到，问题是能够提供一种GC设备，尤其是一种微型GC设备，其能够提供例如作为气体组分的辛烷的分离GC，并且同时所述GC设备优选易于以低成本来制造。

具体地，可以将本发明的目的看作是提供一种解决现有技术的上述问题或其他问题的设备和方法。

在第一方面中，本发明提供一种气相色谱(GC)柱，其布置为将气体样本从入口引导至出口，所述柱包括：

-气密材料(例如，硅)的第一衬底，所述第一衬底将流动通道定义在一个平面中在流动通道的一端的入口和相对端的出口之间，其中，第一衬底涂覆有第一涂层材料的第一层，以及

-气密材料(例如，玻璃)的第二衬底，所述第二衬底涂覆有第二涂层材料的第二层，其中，第二衬底通过第一和第二涂层材料之间的交联来结合到第一衬底，从而密封流动通道，

其中，第一和第二涂层材料包含聚丁二烯以允许所述交联，并且其中，至少第一涂层材料包含用于提供流动通道的期望的分子选择性性质的额外的材料。

形成GC柱的这样的流动通道是有利的，因为使用聚丁二烯作为涂层材料允许第一和第二衬底通过交联化学结合在一起。这允许适于低成本大规模生产的容易的制造工艺。能够利用这种GC柱完成的简单、低成本制造允许将GC柱考虑为一次性，使得消除柱再生。此外，利用引入/锚定诸如更多极性基团(例如不饱和脂肪酸)的额外的材料来对聚丁二烯层进行改性允许产生或调节用于要检测的具体的感兴趣分子(例如辛烷)的柱的所需的分子选择性。

“气密材料”应理解为至少在一定程度上是气密的以使得流动通道用作GC柱的材料。

在下文中，将描述第一方面的优选实施例和特征。