一种用于超微量样品原位色谱进样的装置及其使用方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种用于超微量样品原位色谱进样的装置及其使用方法，该装置包括：液滴芯片；用于向所述液滴芯片加入或吸取液体的毛细管，所述的毛细管一端连有驱动液体的驱动装置；用于对所述液滴芯片上的液滴进行色谱分离的毛细管色谱柱；用于固定液滴芯片的定位装置；用于调整液滴芯片位置的三维移动平台；用于观察液滴芯片和毛细管或液滴芯片和毛细管色谱柱相对位置的显微观察装置；和进样时用于提供进样压力的气罐，所述气罐设有毛细管色谱柱进口和加压口。该装置适合进行纳升级至皮升级甚至飞升级超微量样品的样品预处理和进样分离分析，如少量细胞样品或单细胞样品，在单细胞组学分析等领域具有重要的意义和广阔的应用前景。

A device for in situ chromatographic sampling of ultramicro samples and its application

The invention provides a device for ultra trace samples in situ chromatography sample and use method thereof, the device comprises: a liquid droplet chip; for adding or absorbing liquid to the capillary droplet chip, the end of the capillary is connected with the driving device for driving liquid; capillary column chromatographic separation was carried out on the the droplet on the chip droplet; for positioning and fixing device for droplet chip; three-dimensional moving platform adjust the droplet chip position; to observe the relative position of micro droplet and droplet or capillary chip chip and capillary column observation device; and when sampling is used to provide the inlet pressure tank the tank is equipped with inlet column and capillary pressure port. The device is suitable for sample pretreatment and sample separation and analysis, such as a few cell samples or single cell samples, which has important significance and broad application prospects in mono cell analysis and other fields.

【技术实现步骤摘要】
一种用于超微量样品原位色谱进样的装置及其使用方法
本专利技术涉及的领域为分析化学，特别是涉及一种用于超微量样品原位色谱进样的装置及其使用方法。
技术介绍
色谱分析是目前分析科学中发展迅速的分离分析技术，色谱系统结合不同的检测手段，如紫外、荧光、化学发光、质谱、电化学、核磁共振等，被广泛应用于化学、环境、生命科学等领域，特别是在生化分析、药物与食品分析、环境分析、蛋白质组学和代谢组学等研究中具有非常重要的作用。进样操作是色谱分析操作的核心步骤之一，也是影响色谱分离性能的重要因素之一。在常规的色谱分析系统中，如高效液相色谱系统，进样操作通常是采用进样阀实现的。随着色谱分析技术及相关应用领域的快速发展，对色谱系统进行微量样品分析的能力有了更高的要求。因此，近年来针对适于进行微量样品分析的毛细管液相色谱技术及微量进样技术的研究已成为当前相关领域的研究热点。目前，毛细管色谱系统的进样方法主要有进样阀法和压力进样法。进样阀法是采用适于微量样品的纳升级进样阀完成数纳升至数十纳升的样品进样。但进样阀系统成本较为昂贵，且需要把样品预先通过通道引入到进样阀的定量环中，容易因微量样品在转移过程中在通道壁上的吸附而造成样品损失，尤其对体积很小的微量样品，如少量细胞样品和单细胞样品，影响较大。压力进样法是通过在毛细管色谱柱进样端或出口端施加压力，产生压力差作为进样动力完成进样操作。其设备和操作较为简单，但其目前多进行微升级体积的样品进样，难以实现纳升级样品的进样。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种基于微流控液滴技术的，在芯片上原位完成一系列的复杂样品预处理操作和毛细管色谱柱的微体积进样的装置及其使用方法。该系统既可以应用于基于毛细管色谱柱的微量/超微量样品的预处理和进样操作，也可以用于毛细管气相色谱、毛细管电泳、微流控分析芯片和其他领域的样品预处理和进样操作，适用于微量的化学和生物分析、单细胞分析、单分子分析等领域。一种用于超微量样品原位色谱进样的装置，包括：用于形成和承载液滴的液滴芯片；用于向所述液滴芯片加入或吸取液体的毛细管，所述的毛细管一端连有驱动液体的驱动装置；用于对所述液滴芯片上的液滴进行色谱分离的毛细管色谱柱；用于固定液滴芯片和定位毛细管或毛细管色谱柱的定位装置；用于调整液滴芯片位置的三维移动平台；用于观察液滴芯片和毛细管或液滴芯片和毛细管色谱柱相对位置的显微观察装置；和进样时用于提供进样压力的气罐，所述气罐设有毛细管色谱柱进口和加压口。本专利技术中，进行样品液滴形成和样品预处理操作时，定位装置及其上的芯片固定在三维移动平台上，利用显微观察装置的观测和三维移动平台的调节，调整毛细管、液滴芯片和定位装置之间的相互位置；进行进样操作时，液滴芯片和定位装置放入气罐中，毛细管色谱柱通过毛细管色谱柱进口插入到气罐中，该气罐需要具备可密闭，可耐高压的性能，调整毛细管色谱柱和液滴芯片之间的相互位置，然后从加压口通入气体进行加压进样。本专利技术中，所述的毛细管和毛细管色谱柱的毛细管材质为玻璃、石英、聚合物或金属等材质，结构为中空管状结构，其截面为圆形、椭圆形、方形、梯形或其他多边形。所述毛细管内径或内边长为0.1微米至1厘米，外径或者外边长为0.1微米至1厘米。所述的毛细管色谱柱的结构为填充柱、开口管柱、整体柱或者以上的两种或三种结构的组合。作为优选，为了减少对试样组分的吸附，对毛细管的内、外表面，和毛细管色谱柱的外表面，进行疏水化表面处理，包括硅烷化、氟烷化或聚合物涂层等方法，或者进行其他防止样品吸附的表面处理。毛细管色谱柱的内表面根据色谱柱的使用和加工需求进行处理。根据本专利技术，所述芯片的材质是无机材料(如玻璃、石英、金属材料、或其他无机材料)、有机材料(如高分子聚合物或其他有机材料)，或者有机和无机复合材料。所述芯片上用于承载样品液滴的区域加工有微结构。所述微结构的形状为凹形、凸形，或者平面形结构，或者通过选择性亲疏水处理在微结构上形成承载液滴的区域。作为优选，为了减少对试样组分的吸附，对芯片上微结构的表面，进行疏水化表面处理，包括硅烷化、氟烷化、或聚合物涂层等方法，或者进行其他防止样品吸附的表面处理，或者直接选择具有防止样品吸附的材料加工芯片。作为优选，一个芯片上加工不止一个用于承载液滴的微结构。本专利技术中，通过三维移动平台和定位装置，可以实现毛细管、毛细管色谱柱、芯片之间的精确定位，使得毛细管或毛细管色谱柱毛细管的尖端，能够准确地插入到装载于芯片的微结构上的样品液滴内，进行将样品液滴引入毛细管或者向样品液滴内加入其他液体的操作；或者使得毛细管的尖端位于液滴的附近，使得由其尖端留出的液体能够加入到样品液滴内，完成向液滴内加入试剂的操作。作为优选，所述的定位装置为筒形结构，顶部上加工有供毛细管或毛细管色谱柱进出的插孔。插孔的直径与毛细管的外径相匹配，使得毛细管可顺利插入插孔，又不会在插孔内产生较大晃动以免影响其定位精度。底部上表面设有定位柱，所述的液滴芯片的底部设有与所述定位柱相配合的定位孔。在固定芯片时，通过预对准方法，或者是利用显微观察装置现场观察的方法、或者利用三维移动平台调节相对位置方法，使得芯片上的微结构或芯片上的样品液滴对准定位装置上插孔的中央或其他合适的位置。目的是达到以下的效果：当毛细管或毛细管色谱柱插入定位装置的插孔中时，其尖端能够对准芯片的微结构上的样品液滴，即其尖端能够插入液滴内，或者其尖端能够位于能向液滴内加入试剂的位置，如液滴上方、或靠近液滴的侧方或侧上方等。以上定位操作，可应用于样品液滴的生成、样品液滴的预处理、样品液滴的进样操作。作为优选，在进行样品液滴的生成、样品液滴的预处理操作时，还可采用另一种定位方法。将毛细管的位置固定，将芯片或芯片/定位装置固定在三维移动平台上，借助显微观察装置的观察或预对准方法，手动或自动地移动三维移动平台，带动芯片移向毛细管尖端，使得毛细管的尖端能够插入芯片上的液滴内，或者其尖端能够对准芯片上的样品液滴，或者其尖端能够位于能向液滴内加入试剂的任何位置，如液滴上方、或靠近液滴的侧方或侧上方等。根据本专利技术，在进行样品液滴的进样过程中，将固定有芯片的定位装置置于气罐内并固定。气罐内充入高压气体，以驱动液滴的进样。所述的高压气体包括氮气、或二氧化碳、或惰性气体、或不与样品液滴反应的其他气体。气罐内所能产生的气体压力范围是1千帕至1000兆帕。本专利技术还提供了一种用于超微量样品原位色谱进样的装置的使用方法，包括以下步骤：步骤1：将芯片固定在定位装置上，并完成与毛细管或毛细管色谱柱的预先对准。步骤2：将毛细管的尖端插入样品溶液，通过控制液体驱动装置，吸入一定体积的样品溶液进入毛细管内。步骤3：将毛细管的尖端对准芯片上的微结构，控制液体驱动装置定量地将毛细管内的样品溶液的部分或全部推出，点在微结构上，形成样品液滴。步骤4：采用步骤2的操作方法在毛细管内吸入化学或生物试剂，采用步骤3的操作方法将该试剂定量加入之前在芯片上形成样品液滴内。重复或者组合以上操作，在样品液滴内顺序加入不同的试剂，在芯片上原位完成一系列多步样品预处理操作，可完成的样品预处理操作包括样品的稀释、浓集、液液萃取、固相萃取、沉淀，加热或者降温处理，化学和生物反应，或者其他的样品预处理操作。根据不同样品预处理的要求，步本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于超微量样品原位色谱进样的装置，其特征在于，包括：用于形成和承载液滴(4)的液滴芯片(5)；用于向所述液滴芯片(5)加入或吸取液体的毛细管(1)，所述的毛细管一端连有驱动液体的驱动装置(3)；用于对所述液滴芯片(5)上的液滴(4)进行色谱分离的毛细管色谱柱(2)；用于固定液滴芯片(5)和定位毛细管(1)或毛细管色谱柱(2)的定位装置(6)；用于调整液滴芯片(5)位置的三维移动平台(7)；用于观察液滴芯片(5)和毛细管(1)或液滴芯片(5)和毛细管色谱柱(2)相对位置的显微观察装置(8)；和进样时用于提供进样压力的气罐(9)，所述气罐(9)设有毛细管色谱柱进口和加压口。

【技术特征摘要】
1.一种用于超微量样品原位色谱进样的装置，其特征在于，包括：用于形成和承载液滴(4)的液滴芯片(5)；用于向所述液滴芯片(5)加入或吸取液体的毛细管(1)，所述的毛细管一端连有驱动液体的驱动装置(3)；用于对所述液滴芯片(5)上的液滴(4)进行色谱分离的毛细管色谱柱(2)；用于固定液滴芯片(5)和定位毛细管(1)或毛细管色谱柱(2)的定位装置(6)；用于调整液滴芯片(5)位置的三维移动平台(7)；用于观察液滴芯片(5)和毛细管(1)或液滴芯片(5)和毛细管色谱柱(2)相对位置的显微观察装置(8)；和进样时用于提供进样压力的气罐(9)，所述气罐(9)设有毛细管色谱柱进口和加压口。2.根据权利要求1所述的用于超微量样品原位色谱进样的装置，其特征在于，所述毛细管(1)的内径或内边长为0.1微米至1厘米，外径或者外边长为0.1微米至1厘米。3.根据权利要求1所述的用于超微量样品原位色谱进样的装置，其特征在于，所述毛细管(1)的内表面、外表面和所述毛细管色谱柱(2)的外表面进行疏水化表面处理。4.根据权利要求1所述的用于超微量样品原位色谱进样的装置，其特征在于，所述毛细管(1)或者毛细管色谱柱(2)带有磨尖处理或者拉尖处理的端部。5.根据权利要求1所述的用于超微量样品原位色谱进样的装置，其特征在于，所述液滴芯片(5)上设有一个或者多个用于承载样品液滴(4)的微结构(10)；所述的微结构(10)的表面进行疏水化表面处理。6.根据权利要求1所述的用于超微量样品原位色谱进样的装置，其特征在于，所述的定位装置(6)为筒形结构，顶部开设有供毛细管(1)或毛细管色谱柱(2)进出的插孔(11)，底部上表面设有定位柱；所述的液滴芯片...

【专利技术属性】
技术研发人员：方群，李紫艺，黄超兰，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：浙江,33