微流控ppt课件

微流控芯片功能单元二
1 如何向微流控芯片中引入样品 2 微流控芯片中的样品处理技术：萃取、 过滤、电泳、色谱等
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1 进样
进样是芯片实验室的关键技术之一，引入样品的量、形 态、方式都会对后续样品处理产生影响，而且由于芯片 体系微小，这种影响有时候是决定性的，所以进样是非 常关键的一步。
进样就是将样品引入芯片的样品处理通道或通道网络， 通常分为上样和取样两步。
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Hale Waihona Puke Baidu通道辅助进样
多通道辅助进样指的是通过设置多条辅助通
道，后经样品源向芯片处理通道内输入样 品区带。
典型的多通道辅助进样方法有双十字静压力
电动进样，双十字电动进样，多T电动进样 法等。
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激光辅助进样
若样品带有荧光且采用荧光法检测，可不设 置辅助通道，而利用强激光对样品的漂白作 用直接在分离通道内形成样品区带。这种方 法实质上是一种“门”进样， “门”为强 激光束。大功率的激光束被分光器分为能量 不同的两束，能量大的作为“门”光速被聚 集到通道上游靠近样品池处，能量小的光束 被聚集到通道下游作为检测光束。
根据上样和取样的方式不同分为完全电动， 完全压力、压力电动单通道辅助进样。
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完全电动单通道辅助进样
完全电动单通道辅助进样简称电动进样，指 的是以电动力作为其上样、取样的驱动力， 通过电压切换，在十字交叉口处形成样品区 带并将其引入芯片样品处理通道的方法。
依据电压施加策略的不同，分为简单、悬浮、 门、夹流进样。
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1.1.2 液滴样品进样
液滴是近年来在微流控芯片上发展起来的一种全新的操 纵小体积液体的技术。液滴的形成类似于乳化现象，传 统的乳化是在两互不相容的液体（如油和水）中加入适 量的表面活性剂并强烈搅拌，使油分散在水中，形成乳 化液；在微流控芯片上产生液滴，是将两种互不相容的 液体，以其中一种作为连续相，另一种作为分散相，分 散相以微小体积分散在连续相中，形成液滴。
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压力电动单通道辅助进样
压力电动单通道辅助进样是一种上样驱动力为压力， 取样驱动力为电动力的进样方法，简称压力电动进 样。
压力电动进样方法因其采用压力上样而使样品区带 能代表样品中各组分的真实组成，又因其采用电动 取样而与电泳、电色谱等重要芯片实验室单元操作 相容。与压力进样方法相似其推广也受限于压力上 样的技术门槛，但因生产压力的方式是多种多样的， 该方法在一个时期内是科学研究的热点之一，除静 压力电动进样方法外，还有注射泵致、气动微泵致 压力电动进样等。
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简单进样和悬浮进样时上样和取样都只涉及 单方向电场，操作简单，在预实验中较常用。
夹流进样涉及多方向电场，可以较好的控制 样品区带的量和长度，在实际中较常用。
门进样可向样品处理通道内连续输入区带， 缺点是输入区带的形态不规则。
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优点：操作简单，易于实施，是目前主流 的单通道辅助进样技术。
液滴的形成是水、油两相表面张力和剪切力 共同作用的结果。通过改变油相和水相的流 速，即改变表面张力和剪切力的相对大小， 可得到大小不同的液滴。
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反应物的引入
直接进样：当反应比较简单时，可用注射泵 直接将反应物包入液滴，以液滴形成时的条 件作为反应的初始条件，若反应步骤较多， 可以在芯片下游利用旁路通道向液滴内加入 另一种反应物，开始下一步反应。
芯片进样可由电场、注射泵、静压力、表面张力等方式 驱动。一般意义上的进样通常是针对液态样品，气态样 品也可以直接进样，固态样品在微粒化后，经气或液体 携带可被引入芯片样品处理通道。
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1.1 液态样品进样
1.1.1 区带样品进样
1.1.2 1.1.3
1 单通道辅助进样 2 多通道辅助进样 3 激光辅助进样 液滴样品进样 连续样品进样
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一次性试样引入
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1.3 气／固样品进样
气态样品也可以直接进样。 固态样品在微粒化后，经气或液体携带可
被引入芯片样品处理通道。
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2 样品处理技术
2.1 萃取
2.1.1 固相萃取 2.1.2 液液萃取
2.2 过滤 2.3 电泳 2.4 色谱
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2.1 萃取
萃取是利用物质在两相中保留行为的不同对 该物质进行提取的一种样品预处理方法。若 两相为互不相溶的两种液体，这种萃取称为 液液萃取；若两相分别为固相和液相，则称 为固相萃取。
1.2 气、固样品进样
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1.1 液态样品进样
芯片进样的主流是液态样品进样，实际中 主要有三种形式：区带样品进样、液滴样 品进样、连续样品进样。
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1.1.1 区带样品进样
单通道辅助进样 多通道辅助进样 激光辅助进样
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单通道辅助进样
单通道辅助进样就是通过在芯片内设置一 条辅助通道，后经样品源向芯片处理通道 内输入样品区带。
毛细管进样：将待测样品先预先吸入毛细管 中，形成一系列体积相对较大的液滴，然后 将毛细管与芯片连接，在注射泵的推动下， 与反应物形成小液滴开始反应。
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1.1.3 连续样品进样
在芯片上实现连续样品进样，通常需采用流 通式试样引入技术，即在芯片的分离分析通 道旁加工与其相连的专用的试样引入通道， 外界试样通过取样导管进入试样引入通道内， 再由此进入分离分析系统。
根据分散相和连续相的不同，分为w/o（水为分散相， 油为连续相），O/W(水为连续相，油为分散相）型。一 般情况下，水相泛指水溶液，油相泛指与水互不相容的 有机溶剂。
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液滴的形成
水溶液和油同时从不同的微通道中流出，当 通道疏水时，油浸润微通道，包裹水溶液， 形成W/O型液滴;当通道亲水时，水浸润微通 道，包裹油相，形成O/W型液滴。
缺点：存在进样歧视效应，即由于样品中 各组分的电动淌度不一样，电动淌度大的 进样量大，导致区带样品不能代表实际样 品的组成。
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完全压力单通道辅助进样
完全压力单通道辅助进样指的是仅利用压力将样品 区带引入样品处理通道的方法，简称压力进样。
在压力作用下流体的行为与样品组成、管壁带电状 态等基本无关，因此压力进样方法所引入的样品区 带在很大程度上可代表样品中各组分的真实组成， 但向微通道内施加压力操作繁琐，所需设备较精密、 较昂贵，所以该方法实际应用面较窄，主要集中于 芯片液相色谱类操作。