技术领域
[0001] 本实用新型属于生化分析仪器技术领域，具体涉及一种溶液自动引入型电泳微芯片。
背景技术
[0002] 通常，电泳微芯片检测系统由微芯片、高压模
块、
信号发送和接收模块，以及带有连接管的外接
泵组成。外接泵的作用是将去离子
水或缓冲液通过加压的方式注入到微芯片的通道中，以实现微芯片的清洗或者缓冲液的注入。显然，外接泵大大降低了电泳微芯片的便携性；此外，采用外接泵注液时的压
力有可能会导致微芯片的泄露。
[0003] 为达到简化电泳微芯片的目的，许多研究人员致力于研发更便携的设备。Ansari等人开发了一种基于电泳微芯片的紧凑型便携式仪器，采用了双上下
电容耦合非
接触电导检测(Capacitive Coupled Contactless Conductivity Detection，C4D)
电极，并且该微芯片是可更换的。Smolka等人提出了一种用于
土壤养分分析的移动实验室芯片设备，该装置采用电动方法实现样品注入，并且采用
纳米多孔材料和非水平注入方法来减少外部连接器的数量。Floris等人提出了一种基于电泳微芯片的预填充微芯片，用于测量血液中锂离子浓度。虽然上述研究者们提出了几种便携式电泳微芯片，但依靠外接泵引入去离子水或者缓冲液仍是无法避免的。通常，需要有特殊接头的
导管将外部泵与微芯片的蓄液池连接在一起，并且接头与芯片通常还要繁琐地粘接。这不仅严重阻碍了电泳微芯片的便携化，而且额外采用外接泵、连接导管与接头也增加了芯片制作难度，大大提高了仪器成本。
[0004] 通常情况下，微通道内的液体在毛细管力作用下可沿着微通道自动流动，然而液体却不能到达蓄液池中，因为蓄液池中不存在毛细管力。如果采用滴入或倾倒的方式将缓冲液注入蓄液池中，则有可能将气泡引入蓄液池甚至是微通道中，微通道中的气泡会阻断样品进样和分离时的高压，从而造成试验的失败。实用新型内容
[0005] 本实用新型所要解决的技术问题是针对上述
现有技术的不足，提供一种溶液自动引入型电泳微芯片。
[0006] 为实现上述技术目的，本实用新型采取的技术方案为：
[0007] 一种溶液自动引入型电泳微芯片，其中：包括PCB检测电极层和
微通道板；所述PCB检测电极层包括安装在其检测面的检测电极，所述微通道板固定安装在PCB检测电极层检测面上，所述微通道板内部刻有两条交叉连通的微通道，一条微通道两端分别连接第一蓄液池和第二蓄液池的底部，另一条微通道两端分别连接第三蓄液池和第四蓄液池的底部，四个蓄液池穿出微通道板上表面，四个蓄液池结构相同且底部均安装有吸液装置，所述吸液装置中插入电极棒，所述微通道板下表面与检测电极接触。
[0008] 为优化上述技术方案，采取的具体措施还包括：
[0009] 上述的检测电极包括信号发射电极、
接地电极以及信号接收电极，所述信号发射电极和信号接收电极分别位于接地电极两侧。
[0010] 上述的微通道板内部的两条交叉连通的微通道为十字形微通道。
[0011] 上述的第一蓄液池、第二蓄液池、第三蓄液池和第四蓄液池为上大下小的阶梯孔，所述阶梯孔的小孔中放置有吸液装置。
[0012] 上述的吸液装置为PVA海绵或纳米海绵。
[0013] 上述的电极棒的下端与微通道板内部固定连接，所述电极棒的上端穿出蓄液池并高出微通道板的上表面。
[0015] 本实用新型的有益效果：
[0016] 1.本结构采用了PVA海绵或纳米海绵，将
毛细现象延拓至电泳微芯片的蓄液池内，成功实现了缓冲液的自动引入，隔绝了空气气泡进入蓄液池甚至是微通道中，提高了试验成功率。
[0017] 2.该装置并完全摆脱了对外部设备(用于引入缓冲液的外接泵以及具有特殊接头的外接导管)的依赖，这极大地提高了电泳微芯片的便携性，并大大降低了其操作难度，同时避免使用昂贵的
注射泵和复杂的连接导管和接头，降低了芯片的制造难度，大大降低了电泳微芯片的检测仪器的成本。
附图说明
[0018] 图1是本实用新型的电泳微芯片结构示意图；
[0019] 图2是本实用新型的检测电极示意图；
[0020] 图3是图2中的I-I局部放大图；
[0021] 图4是本实用新型的蓄液池剖面图；
[0022] 图5是本实用新型的自动引液示意图；
[0023] 图6是本实用新型的微芯片电泳带电颗粒分离与检测原理图。
[0024] 附图标记为：PCB检测电极层1、微通道板2、检测电极3、信号发射电极3-1、接地电极3-2、信号接收电极3-3、第一蓄液池4、第二蓄液池5、第三蓄液池6、第四蓄液池7、吸液装置8、电极棒9。
具体实施方式
[0025] 以下结合附图对本实用新型的
实施例作进一步详细描述。
[0026] 如图1所示，本实用新型为一种溶液自动引入型电泳微芯片，其中：包括PCB检测电极层1和微通道板2；所述PCB检测电极层1包括安装在其检测面的检测电极3，所述微通道板2固定安装在PCB检测电极层1检测面上，所述微通道板2内部刻有两条交叉连通的微通道，一条微通道两端分别连接第一蓄液池4和第二蓄液池5的底部，另一条微通道两端分别连接第三蓄液池6和第四蓄液池7的底部，四个蓄液池穿出微通道板2上表面，四个蓄液池结构相同且底部均安装有吸液装置8，所述吸液装置8中插入电极棒9，所述微通道板2下表面与检测电极3接触。
[0027] 实施例中，检测电极3包括信号发射电极3-1、接地电极3-2以及信号接收电极3-3，所述信号发射电极3-1和信号接收电极3-3分别位于接地电极3-2两侧。
[0028] 实施例中，微通道板2内部的两条交叉连通的微通道为十字形微通道。
[0029] 实施例中，第一蓄液池4、第二蓄液池5、第三蓄液池6和第四蓄液池7为上大下小的阶梯孔，所述阶梯孔的小孔中放置有吸液装置8。
[0030] 实施例中，吸液装置8为PVA海绵或纳米海绵。
[0031] 该纳米海绵含有丰富的微孔，可视为毛细管，可将微通道的溶液吸入蓄液池中。
[0032] 实施例中，电极棒9的下端与微通道板2内部固定连接，所述电极棒9的上端穿出蓄液池并高出微通道板2的上表面。
[0033] 实施例中，微通道内部涂装有聚乙烯醇。
[0034] 其中聚乙烯醇涂层用于改善芯片微通道的液体引入速率以及检测性能，具体方法是：通过搅拌将聚乙烯醇粉末溶解于去离子水中制备2％(w/v)PVA水溶液，在85℃条件下加热24小时；将PVA溶液注入到微通道中，保留10分钟后，将溶液吸出，并在75℃的烘箱中温育10分钟，上述过程可以反复进行，也可进一步采用
等离子体清洁机进一步改善其表面活性。
[0035] 本实用新型的使用方法如下：
[0036] 步骤一：将电泳微芯片放置在水平
台面上，采用
注射器或者移液枪将缓冲液缓慢滴入电泳微芯片的第二蓄液池5中；
[0037] 步骤二：第二蓄液池5中的缓冲液在纳米海绵的毛细管力作用下进入到该蓄液池底部的纳米海绵以及微通道中；
[0038] 步骤三：缓冲液在纳米海绵的毛细管力作用下，继续流入第一蓄液池4、第三蓄液池6以及第四蓄液池7中；
[0039] 步骤四：采用移液枪将待测样品滴入第一蓄液池4中，并通过电极棒9，在第一蓄液池4和第二蓄液池5之间施加一定高压，使电泳微芯片的十字交叉处拥有充足的样品；
[0040] 步骤五：通过第三蓄液池6和第四蓄液池7的电极棒9，在两个蓄液池之间施加一定高压，样品会在
电渗流力以及电泳力的作用下迁移并分离，离子到达检测电极3处时，会引起该处电导值的变化，将信号接收电极3-3接收到的信号经过放大、调制、滤波处理后由信号发射电极3-1传递给计算机，可根据不同离子的迁移时间判断其种类，根据电导值变化的强弱程度判断离子的浓度。
[0041] 为了验证本实用新型的实际效果，根据本实用新型的技术方案与实施方法制备了微芯片电泳样机，并进行了实测。我们主要从两个方面来验证本方案的可行性与检测效果：微芯片自动引液性能以及微芯片离子检测性能。
[0042] 我们采用上述方法制备了多个电泳微芯片。微芯片的尺寸为30mm×70mm，有效分离长度为45mm。微通道的宽度和高度分别为100μm和100μm。将PVA-海绵和
纳米级海绵通过穿孔机切割成直径为2mm的圆筒。并且在每个圆筒中冲出直径为0.5mm的小孔以容纳电极。电极棒的直径和长度分别为0.5mm和8mm。采用PVA海绵和纳米海绵作为吸液材料。对微通道进行了PVA涂覆。最终得到四种电泳微芯片：由天然微通道和PVA海绵组成的微芯片(M-NC-PS)，由天然微通道和纳米级海绵组成的微芯片(M-NC-NS)，由PVA涂覆的微通道和PVA海绵组成的微芯片(M-PC-PS)，以及由PVA涂覆的微通道和纳米海绵组成的微芯片(M-PC-NS)。
[0043] 采用上述引液方式进行了引液测试，在引液测试时，加入了
染色剂以便可以更好地观察和记录引液速度。测试结果包含了溶液引入性能的运行到运行和芯片到芯片的可重复性，分别记录在表1和表2中。
[0044] 表1单个芯片多次引液实验结果对比(run to Tun)
[0045]
[0046] 表2多个芯片单次引液实验结果对比(chip to chip)
[0047]
[0048]
[0049] 本
专利还评估了不同微芯片的电泳检测性能。选取了500μM/L的K+、Na+、Li+三种离子作为待测样品。选用了PVA涂覆的微通道和PVA海绵组成的微芯片(M-PC-PS)作为检测芯片。
[0050] 测试参数为：进样
电压(在蓄液池S和蓄液池SW之间施加)为500V，保持10秒；分离电压(在蓄液池B和BW之间施加)为1000V；检测电极处的
激励信号的电压和
频率分别为5Vpp和800kHz。
[0051] 表3 K+、Na+和Li+检测的主要性能指标
[0052]
[0053] 以上仅是本实用新型的优选实施方式，本实用新型的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本实用新型思路下的技术方案均属于本实用新型的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理前提下的若干改进和润饰，应视为本实用新型的保护范围。
