[发明专利]一种带有离子在线富集装置的电泳微芯片及检测方法

说明书

本发明公开一种带有离子在线富集装置的电泳微芯片，包括电泳微芯片本体及设于电泳微芯片本体中的样品注入池，所述样品注入池通过离子富集流道与样品富集池连通，所述样品富集池通过离子进样流道与样品废液池连通；所述缓冲液注入池、缓冲液废液池之间通过离子分离流道连通；所述离子进样流道与离子分离流道垂直交叉设置且内部连通；所述样品注入池的容积大于所述样品富集池的容积，所述离子富集流道位于样品注入池和样品富集池之间距离最短处。还公开了应用该电泳微芯片的检测方法。本发明创新采用两次富集结构与喇叭口形状，大大提高了电泳微芯片的离子检测灵敏度，使离子在电泳微芯片上快速富集、分离与检测。

技术领域

本发明涉及微流控芯片电泳领域，具体涉及一种带有离子在线富集装置的电泳微芯片及检测方法。

技术背景

离子检测技术在临床医疗、水质监测、土质勘察、食品药物质量管理等诸多领域中有着至关重要的作用和意义。如土壤中的K⁺、Na⁺、Li⁺、NH₄⁺、Ca²⁺、Mg²⁺等离子是土质勘察的重要指标；水体中的NH₄⁺、PO₄⁺等离子含量过多时会引起水体的富营养化，水体中的藻类迅速繁殖，其他水体生物大量死亡从而破坏生态平衡；而水体与土壤中的Cd²⁺、Pb²⁺等重金属离子会在食物链中逐渐累积，最终带入人体造成疾病。由于环境中的离子浓度较低，所以目前离子检测多采用液相色谱法、光学检测法和质谱检测法，但是这三种方法都依赖于昂贵的设备，并且耗时长、不易集成化、检测功能单一等缺点，这大大的限制了离子检测技术的广泛应用。此时微流控芯片电泳技术以其检测迅速、消耗试剂量少、易于集成化、可实现多种离子同时检测等优点在离子检测领域脱颖而出。但是微流控电泳芯片技术又因其检测灵敏度不高，从而又给其带来了很大的局限性。因此该领域迫切需要一种具有离子片上富集功能的电泳微芯片。

目前常用的富集手段主要分为在线富集与离线富集。离线富集主要为萃取技术，萃取技术富集倍数较大，但是需要很长的富集时间。在线富集技术主要为场放大富集、扫集技术和等速电泳富集。其中等速电泳富集技术与扫集技术，虽然富集效率高，富集倍数大，但是芯片制作困难，成本较高，操作繁琐。而场放大富集技术虽然拥有无需其他设备、成本较低且操作简单的优点，但是也存在富集效率不高，富集倍数不大的缺点。本发明采用的电泳微流控芯片和检测方法具有富集时间短，富集效率高，富集倍数较大，且芯片制作简单，成本低，操作简单。

发明内容

本发明目的在于提供一种带有离子在线富集装置的电泳微芯片及检测方法，该微电泳微芯片及方法解决了上述现有技术中的不足，达到短时间内完成离子富集、分离和检测。

为达上述目的，本发明采取的技术方案步骤如下：

一种带有离子在线富集装置的电泳微芯片，包括电泳微芯片本体及设于电泳微芯片本体中的样品注入池、样品废液池、缓冲液注入池、缓冲液废液池，所述样品注入池通过离子富集流道与样品富集池连通，所述样品富集池通过离子进样流道与样品废液池连通；所述缓冲液注入池、缓冲液废液池之间通过离子分离流道连通；所述离子进样流道与离子分离流道垂直交叉设置且内部连通；所述样品注入池的容积大于所述样品富集池的容积，所述离子富集流道位于样品注入池和样品富集池之间距离最短处。

进一步方案，所述样品注入池与样品富集池的容积比不大于12：1；所述样品注入池为半圆弧形结构，所述离子富集流道为三个，这三个所述离子富集流道与所述离子进样流道成十字交叉设置。

离子富集流道的数量至少1个，优选的为三个，样品注入池为其他形状也可，如椭圆形、异形结构等，只要离子富集流道的长度在加工条件允许范围内越小越好。本装置中将样品注入池设计为半圆弧形结构，目的是为了能让三个富集流道的长度都相等，富集流道短会增加富集效率。