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专利号: 2019108572764
申请人: 南京信息工程大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 测量;测试
更新日期:2025-03-21
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.带电小颗粒在线浓缩与检测的微电泳芯片,包括基板,其特征在于:所述基板内设有三条通道,基板上设有多个池,其中浓缩通道PA,连通样品池P和浓缩池A;

进样通道AB,连通浓缩池A和样品废液池B;

分离通道CD,连通缓冲液池C和缓冲液废液池D,所述分离通道CD与进样通道AB垂直交叉连通;

上述五个池内均设有高压电极,用于向池内施加高压;所述浓缩池A的体积可调,所述样品池P的体积为浓缩池A体积的10 1000倍;

~

所述分离通道CD上靠近缓冲液废液池D位置设有一对检测电极,用于检测经过该位置的带电小颗粒。

2.根据权利要求1所述带电小颗粒在线浓缩与检测的微电泳芯片,其特征在于:所述样品池P设置一个或多个;多个时,相互之间并联后与浓缩池A连通,或相互串联后与浓缩池A连通。

3.根据权利要求2所述带电小颗粒在线浓缩与检测的微电泳芯片,其特征在于:所述样品池P与浓缩通道PA连通处设有滤膜,滤膜采用孔径小于0.5微米的纤维素滤膜或有机材料滤膜。

4.根据权利要求1-3任一所述带电小颗粒在线浓缩与检测的微电泳芯片,其特征在于:所述浓缩池A设有调节该池体积的调节柱塞,体积调节范围100纳升~2500纳升。

5.根据权利要求4所述带电小颗粒在线浓缩与检测的微电泳芯片,其特征在于:所述浓缩通道的参考宽度为100 μm;或与样品池P连接处的通道宽度大于100 μm,与浓缩池连接处的通道等于100 μm,通道宽度从样品池P至浓缩池A由宽到窄过渡到100 μm。

6.根据权利要求4所述带电小颗粒在线浓缩与检测的微电泳芯片,其特征在于:所述浓缩池A的高压电极和分离通道CD的一对检测电极采用预埋方式设置在基板内,其他各池的高压电极安装方式采用由侧壁插入池中,或采用由上方插入池中。

7.根据权利要求1-6任一所述带电小颗粒在线浓缩与检测的微电泳芯片,其特征在于:所述三个通道的规格为:所有通道的横截面参考尺寸为(10 300)μm ×(10 300)μm,优选~ ~为:100 μm × 100 μm;通道PA长度限定于8 mm~20 mm,优选长度为10 mm;通道AB长度范围10 mm 25 mm,优选长度为16 mm;通道CD长度范围30 mm 80 mm,优选长度为53 mm;P、B、~ ~C、D池位置开孔孔径范围1 mm 3 mm,优选为2 mm;A位置开孔孔径限定为0.5 mm~1 mm。

~

8.根据权利要求7所述带电小颗粒在线浓缩与检测的微电泳芯片,其特征在于:各池的体积设计为:P、B、C、D池为圆柱状,各池高度相等,各池子参考尺寸:高度为6 mm,其中P池外径12 mm,内径8 mm,B、C、D池外径8 mm,内径5 mm;A池-将体积调节塞塞入A位置孔中,构成A池,内径为1 mm,深度根据体积调节塞塞入的深度确定。

9.根据权利要求8所述带电小颗粒在线浓缩与检测的微电泳芯片,其特征在于:分离通道CD与进样通道AB垂直交叉位置,其中C池中心位置距离AB通道参考长度为8 mm。

10.基于权利要求1-9任一所述微电泳芯片的带电小颗粒在线浓缩与检测装置,包括高压模块、高压控制模块、信号发生模块、信号处理模块和信号控制及显示模块;其特征在于:还包括所述微电泳微芯片,

所述高压模块,经高压控制模块分别与各池的高压电极连接,用于产生直流高压,驱动通道中带电小颗粒的迁移与分离;

高压控制模块,切换高压的施加位置,并且控制高压的施加时间;

信号发生模块,连接检测电极的信号输入端,用于产生特定频率的正弦信号,输出给检测电极;

信号处理模块,连接检测电极的输出端,用于接收检测电极的输出端信号,将带电小颗粒通过检测区时的电导信号转化成电压信号,并进行放大、解析、滤波、降噪处理;

信号控制及显示模块,处理包含带电小颗粒种类与浓度的电压信号,绘制出其种类和浓度曲线图,并实时显示。

11.采用权利要求10装置对带电小颗粒在线浓缩与检测方法,包括以下步骤:第一,调整A-浓缩池中体积调节塞的旋入深度,调整A池的体积,进而调整P、A两池的体积比例;向样品P池内注入待检测带电小颗粒样品溶液;

第二,在P池和A池之间施加电压,其他端口悬空,在电场作用下,带电小颗粒会在电渗流力与电泳力的作用下从P池向A浓缩池移动并且累积,完成浓缩过程;

第三,在A池和B池之间施加电压,其他端口悬空;在电场作用下,带电小颗粒从A池均穿过十字交叉口位置,分布在竖直通道或部分进入B池,完成进样过程;

第四,在C池和D池之间施加电压,其他端口悬空,AB通道与CD通道交叉口处的带电小颗粒会在电渗流力及电泳力的作用下移动并分离,由C池向D池移动;

第五,带电小颗粒进入D池过程中,当带电小颗粒到达检测区,由一对检测电极检测出溶液电导率的变化并将电导信号转化成电压信号,进而由信号处理模块进行信号放大、解析、降噪处理,最后传递给信号控制及显示模块,并分析离子种类与浓度。