[发明专利]毛细管电泳分离和化学发光检测的微流控芯片

说明书

技术领域

本发明涉及微全分析系统，特别是涉及集成芯片毛细管电泳分离和化学发光检测的微流控芯片及其使用方法。

背景技术

自从1990年提出微全分析系统概念以来，微流控芯片技术在化学、生命科学、环境科学和食品科学等领域开辟了广阔的发展空间。由于芯片毛细管电泳具有分离效率高、易携带、试剂消耗少、分析时间短等优点，是微芯片分析系统中常用的分离技术。但是芯片毛细管电泳的检测体积小、光程短，因此与其联用的检测器必需具有极高的灵敏度。

由于激光诱导荧光检测器灵敏度高，与芯片毛细管电泳联用的技术难度小，因此，到目前为止，激光诱导荧光检测器在微流控芯片分析系统中得到广泛应用，它也是目前在商品化微流控芯片分析系统中唯一被采用的检测器。但是激光诱导荧光检测器体积较大，结构较复杂、成本较高，难以微型化。

化学发光检测法，因其无需激发光源、结构简单、灵敏度高和易于微型化等特点，理论上是芯片毛细管电泳最具吸引力的检测方法之一。但是，芯片毛细管电泳需要将皮升级的样品引入微流控芯片的分离通道，进行分离分析。化学发光法又需要将化学发光试剂引入微流控芯片的检测通道中，使待测物各组分与化学发光试剂在检测通道中发生化学发光反应，才能进行定性定量分析。但由于微流控芯片的网络式结构，为了防止在电泳分离时发光试剂倒流进入电泳的分离通道而影响分离效率，设计和应用集成芯片毛细管电泳分离和化学发光检测的微流控芯片难度较大。

为了在微流控芯片上集成芯片毛细管电泳分离和化学发光检测的功能，Harrison研究组用Y型柱后反应器作为芯片毛细管电泳和化学发光检测的接口。化学发光试剂和样品溶液分别通过Y型的两根支管引入，在作为检测通道的Y型柱后反应器的公共通道中相混合并发生光化学反应，由置于检测通道下方的光电倍增管测定发光强度。此种设计，发光试剂的流速不能太快，检测通道的长度也不能过长，否则会产生较大阻力，发光试剂会倒流进入前端的电泳分离通道而影响分离效果，甚至导致实验的失败。Tsukagoshi研究组将化学发光试剂直接加在分离通道末段的储液池中，并用此储液池作为检测池。当电泳分离后的各组分流入分离通道末段的检测池时，与发光试剂混合发生光化学反应，由置于检测池下方的光电倍增管测定光化学反应的发光强度。为获得良好的重现性，每次测定后都必须更新储液池中的溶液，以保持发光试剂的浓度不变。因此操作复杂，分析速度慢。

在现有的芯片毛细管电泳分离和化学发光检测的微流控芯片中，毛细管电泳的分离电场都经过检测通道或检测池，当检测通道或检测池内发生光化学反应时，产生的气泡将影响电泳分离的稳定性和结果的重现性，这是以上两种方式共同具有的缺点。并且Y型柱后反应器不能用于非水的发光体系中。

由于这些原因，化学发光检测法在微流控芯片分析系统中未得到广泛应用。

发明内容

本发明目的是提供一种结构简单、操作方便、发光试剂不会倒流进入电泳分离通道、可适用于各种发光体系的集成芯片毛细管电泳分离和化学发光检测的微流控芯片。在该微流控分析芯片中，毛细管电泳分离电场不经过化学发光检测通道。因此，电泳分离的稳定性和结果的重现性好，并适用各种化学发光体系，包括不导电的非水发光体系。

本发明提供的集成芯片毛细管电泳分离和化学发光检测的微流控分析芯片，微流控芯片上有缓冲液储液池、样品储液池、样品废液池、废液池、鞘流储液池，进样通道、分离通道、鞘流通道和检测通道。所述的样品储液池和样品废液池之间的通道为进样通道；所述的进样通道和分离通道相交，分离通道和鞘流通道相交，进样通道和分离通道相交点与分离通道和鞘流通道相交点之间的通道是有效分离通道，在有效分离通道中有微孔塞；所述的分离通道与鞘流通道相交点和废液池之间的通道是检测通道，光电倍增管直接置于检测通道下方，用于检测化学发光反应发出的光强度，分离通道的终端与检测通道起点相连接，鞘流通道也连接在此处，与分离通道和检测通道相通。

本发明提供的集成芯片毛细管电泳分离和化学发光检测的微流控分析芯片，在有效分离通道中制作微孔塞。微孔塞对压力流的阻力很大，而对电渗流阻力很小。被分析的样品可以在电渗流的驱动下，进入分离通道电泳分离；同时可以防止在压力差驱动下的发光试剂倒流进入分离通道，影响电泳分离。

本发明所述的检测通道设计成线型，逶迤型或螺旋型，增强发光试剂和样品溶液的混合强度，也可以通过增加检测通道的长度来提高检测灵敏度，而不会导致发光试剂倒流进入分离通道。