[发明专利]用于微流控芯片上样品直接电喷雾电离的装置及质谱分析方法

说明书

技术领域

本发明属于微流控芯片技术领域，具体涉及一种可用于微流控芯片上样品直接电喷雾电离的装置及质谱分析方法。

背景技术

微流控芯片分析是以芯片为操作平台, 同时以分析化学为基础,以微机电加工技术为依托,以微管道网络为结构特征,目标是把整个化验室的功能,包括采样、稀释、加试剂、反应、分离、检测等集成在微芯片上,且可以多次使用。微流控芯片分析技术具有液体流动可控、消耗试样和试剂极少、分析速度快等特点，它可以在几分钟甚至更短的时间内进行上百个样品的同时分析，并且可以在线实现样品的预处理和分析的全过程。由于它在生物、化学、医学等领域的巨大潜力，已经发展成为一个生物、化学、医学、流体、电子、材料、机械等学科交叉研究的新热点。也是基于上述特点，流控分析芯片在美国被称为“芯片实验室”（lab-on-a-chip），在欧洲被称为“微整合分析芯片”（micrototal analytical systems）。

现如今，微流控芯片技术用于生命科学的研究已然发展成为分析领域发展的重点，而质谱作为一种灵敏的检测手段也广泛受到了科学家的欢迎。微流控芯片和质谱的联用技术结合了微流控芯片以及质谱的优点，成为大家研究的热点。在微流控和质谱的接口方面，已经有很多专家学者做了尝试。开始人们使用在芯片的孔径中插入毛细管导出分析液体，然后经过三通，加上电压与常规电喷雾喷针来进行喷雾从而进行质谱检测，这种操作方式简单，但是如果使用的是纳升级流速常规的喷针喷雾不稳定，得到的信号就很差；大连化物所的林炳承课题组改进了这种喷雾方式，使用了鞘流液体，使喷雾信号稳定，但是鞘流液在一定程度上稀释了样品，牺牲了质谱的灵敏度；清华大学的罗国安课题组，在微流控芯片上面加工多孔膜结构来实现电流导通，作为芯片和质谱的接口，但是加工程序复杂，也不易大面积推广；近几年来，陆续有学者探索将质谱的喷头集成到芯片上，各自有各自的方式，但是都需要额外的操作相对复杂，不易掌握。

在商品化方面，微流控芯片陆续有各种商业化的芯片上市，包括凝集素芯片、抗体芯片等等，在芯片质谱联用方面，安捷伦公司最先推出了它的芯片质谱系统，是将电喷雾喷针装置集成在芯片本身上面，虽然灵敏度稳定性都很好，但是价格也比较昂贵。为了解决这样一个问题，本发明一种简便的无需修改芯片通路，即可完成通道内样品电离，并用于质谱分析的技术装置，操作简单，成本低廉，不需要额外的加工芯片系统就能很好的完成质谱检测。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种用于微流控芯片上样品直接电喷雾电离的装置及其方法，用以解决现有微流控装置在于质谱联用中所存在的问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种用于微流控芯片上样品直接电喷雾电离的装置，该装置至少包括：

用于放置微流控芯片的三维操作平台；

提供喷雾电压的电极；该电极固定在微流控芯片内部，或置于芯片外，独立设置； 

提供喷雾电压的脉冲高压电源，用以在充、放电过程中使微流控芯片的微通道内的溶液中产生感应电荷，从而形成喷雾；

以及设置于电离装置旁的质谱，用于质谱分析。

该装置中，所述电极与微流控芯片通道内的液体不发生直接接触。

该装置中，所述脉冲高压电源为直流脉冲电源，输出模式可以为单次脉冲或连续脉冲。

该装置中，无需在芯片上加装喷针或修改芯片通道设计。

本发明还包括用于微流控芯片上样品直接电喷雾电离的质谱分析方法，具体步骤为： 

（1）将连接有高压脉冲电源的电极置于微流控芯片微通道出口的背面（芯片正面朝向质谱进样口）,电极与通道内溶液间距离为0.5 ~ 2mm；

（2）调节三维操作平台，将微流控芯片出口调整到距质谱进样口5 ~ 10mm；

（3）将液体样品通入到微流控芯片内；

（4）给所述电极提供高压脉冲信号，电极与通道内溶液间形成电容；在充、放电过程中，通道出口处的溶液表面产生大量电荷，发生电喷雾现象，从而电离微通道内的样品，进行质谱分析。

本发明无需修改芯片内的通路设计，即可完成通道内样品的电离并用于质谱分析。操作简单，成本低廉，无需额外的加工芯片就能很好的实现微流控芯片技术与质谱分析技术的联用。

附图说明

图1为本发明装置结构图示。其中，(a)为本发明微流控芯片上样品直接电喷雾电离的装置示意图；(b)为电极置于芯片外，独立设置的示意图；(c)为电极固定在微流控芯片内部时的装置示意图。