專利名稱：用于自由流電泳的緩沖分流裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于自由流電泳(Free-Flow Electrophoresis，F(xiàn)FE)的緩沖分流裝置，用于對自由流電泳中電解質(zhì)輸送或樣品進樣。屬于生物化工技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
自由流電泳技術(shù)為蛋白質(zhì)高效制備性分離技術(shù)，其方法是利用橫向電場對在連續(xù)流動的電解質(zhì)溶液中的蛋白質(zhì)、病毒和細胞進行分離分析。自1970年代以來，F(xiàn)FE已廣泛應(yīng)用于基因、藥物、蛋白質(zhì)、細胞、細胞器和病毒等分離和分析。FFE有很多優(yōu)點，如理論回收率接近100％，可連續(xù)進樣進行蛋白質(zhì)/細胞/病毒等的分離。但仍然存在不少問題。
第一、FFE價格昂貴。在FFE中，關(guān)鍵技術(shù)之一為多達96通道以上緩沖液/電解液的穩(wěn)定輸送。傳統(tǒng)的方法采用價格昂貴的多道泵來實現(xiàn)緩沖液的輸送(邵曉霞.宋金芳.萬謙等，生物工程學(xué)報，1997，13，218；李欽.李麗.王兆捷等，生物化學(xué)與生物物理進展，1998，25，833)。由于在緩沖液輸送中無任何緩沖措施，而FFE分離室要求高度穩(wěn)定均勻的流體動力學(xué)環(huán)境；因此FFE分離室對多道泵的精確度和穩(wěn)定性要求極高。由于高精度和高穩(wěn)定性多道泵價格昂貴，這在很大程度上導(dǎo)致FFE成本很高。但如采用一般恒流泵，由于存在明顯的壓力脈沖等不穩(wěn)定因素，因此一般恒流泵很難用于FFE中的高精度和高穩(wěn)定液體輸送。
第二、FFE分離模式單一。在現(xiàn)有的FFE中，電泳的分離模式主要為等點聚焦電泳(isoelectric focusing，IEF；T.H.Maugh II，Science 1983，222，259)、點速電泳(isotachophoresis，ITP；W.Thormann，M.A.Firestone，J.E.Sloan，et al.Electrophoresis 1990，11，298)和區(qū)帶電泳(zone electrophoresis，ZE；S.Hoffstetter-Kuhn，H.Wagner，Electrophoresis 1990，11，457)。因此，在FFE中，電泳的分離模式比較單一。在新近的研究中，我們首次觀察到MCRB(移動化學(xué)反應(yīng)界面)-介導(dǎo)的同步富集分離新模式(Qin，WH，Cao，C X，Zhang，W，et al.，Electrophoresis，2005，in press)。這種同步富集分離新模式在傳統(tǒng)的FFE很難完成有關(guān)的研究和應(yīng)用。要完成有關(guān)的應(yīng)用，需要對現(xiàn)行的FFE裝置進行改進。
第三、FFE很少用于樣品的富集。在最近的研究中，我們首次觀察到MCRB-介導(dǎo)的高效富集模式(C.X.Cao，Y.Z.He，M.Li，et al.，Anal.Chem.2002，74，4167；C.X.Cao，W.Zhang，W.H.Qin，et al.，Anal.Chem.2005，77，955)。這種MCRB-介導(dǎo)的富集新模式在傳統(tǒng)的FFE很難完成有關(guān)的研究和應(yīng)用。要完成相關(guān)的應(yīng)用，尚需要對現(xiàn)行的FFE裝置進行改進。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是針對以上存在的問題，設(shè)計提供一種用于自由流電泳的緩沖分流裝置，能夠很好地消除一般輸液泵(如恒流泵)固有的壓力-流速脈沖，使脈沖液流變得均勻一致，最終在FFE分離室中形成穩(wěn)定均勻的流體動力學(xué)環(huán)境，并能夠在FFE中完成MCRB-介導(dǎo)的同步富集分離新模式和MCRB-介導(dǎo)的高效富集新模式。
為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明設(shè)計的用于自由流電泳的緩沖分流裝置由儲液室、氣墊室、輸入管、輸入管接口、輸出管、輸出管接口、氣墊調(diào)節(jié)閥、氣墊調(diào)節(jié)注射器、水平儀、水平調(diào)節(jié)旋紐和壓力計組成，輸入管接口連通輸入管，經(jīng)輸入管連通輸液泵，電解質(zhì)/樣品液體經(jīng)輸液泵、輸入管輸入緩沖分流裝置內(nèi)腔，緩沖分流裝置底部的多條輸出管接口與輸出管連通，輸出管連通FFE分離室，這樣一臺或幾臺輸液泵可同時對FFE的幾十甚至幾百條輸送管道進行液體輸送，通過緩沖氣墊輸送泵輸送的壓力-流速脈沖液體經(jīng)緩沖分流裝置后變成高穩(wěn)定性的流體，通過調(diào)節(jié)旋紐的調(diào)節(jié)和水平儀的指示來實現(xiàn)裝置水平位置的調(diào)整，通過壓力計的指示來實現(xiàn)FFE的出入端和輸出端壓力的大小。
本發(fā)明的具體結(jié)構(gòu)為緩沖器腔體由儲液室和氣墊室組成，輸入管經(jīng)輸液泵連通電解質(zhì)/樣品溶液，輸入管經(jīng)輸入管接口連通緩沖器腔體，緩沖器腔體經(jīng)輸出管與輸出管接口的連接連通FFE分離室，氣墊調(diào)節(jié)注射器經(jīng)氣墊調(diào)節(jié)閥連通緩沖器腔體，水平儀安裝在裝置的上部，裝置的水平狀態(tài)由水平儀指示，裝置的底部設(shè)置二個水平調(diào)節(jié)旋紐，在裝置的上部連通一壓力計。
在緩沖分流裝置的腔體上刻有體積刻度。
本發(fā)明的緩沖分流裝置可以根據(jù)緩沖器腔體的不同形狀分為直立式圓桶型、矩形曲面型、矩形斜面型等結(jié)構(gòu)形式。直立式圓桶型的緩沖器腔體為圓柱體設(shè)計；矩形曲面型的緩沖器腔體下部為曲面形設(shè)計，上部為矩形設(shè)計；矩形斜面型的緩沖器腔體下部為斜面形設(shè)計，上部為矩形設(shè)計。無論何種結(jié)構(gòu)形式，液體將整個緩沖器腔體分為上部的氣墊室和下部儲液室。
裝置工作時，輸液泵一端連接電解質(zhì)/樣品溶液，另一端經(jīng)輸入管和輸入管接口連通緩沖器腔體，輸液泵輸入一定量的液體至緩沖器腔體后關(guān)閉氣墊調(diào)節(jié)閥，這樣在緩沖器腔體內(nèi)形成下部的儲液室和上部的氣墊室，氣墊室內(nèi)氣體的量通過氣墊調(diào)節(jié)閥和氣墊調(diào)節(jié)注射器可進行進一步調(diào)整，在緩沖分流裝置的底部，設(shè)計有多道輸出管接口，輸出管接口經(jīng)輸出管連通FFE裝置的分離室。由于氣墊室中氣體具有很強的壓力-流速緩沖作用，輸液泵輸送的壓力-流速脈沖液體經(jīng)緩沖分流裝置后而變得平穩(wěn)均勻，緩沖分流裝置水平狀態(tài)由水平儀指示并經(jīng)水平調(diào)節(jié)旋紐的調(diào)整來實現(xiàn)，氣墊室中的壓力和體積分別由氣壓計和體積刻度指示。
本發(fā)明有以下優(yōu)點和效果1)、有效地降低了各種輸液泵造成的壓力-流速脈沖，使之改變?yōu)檫B續(xù)均勻的流體(Pulse-Free Flow)；2)、有效地降低了FFE對高精度高穩(wěn)定的多道泵的依賴；3)、只采用1-2臺輸送泵對FFE分離室液體的進行輸送，簡化了操作步驟；4)、顯著降低了輸液系統(tǒng)的成本，減少了整體造價。
本發(fā)明具有以下應(yīng)用1)、常規(guī)FFE分離時電解質(zhì)/或緩沖液/或樣品液的穩(wěn)定輸送；2)、利用本發(fā)明可在FFE中進行更多的分離模式，包括MCRB-介導(dǎo)的同步富集分離模式；3)、利用本發(fā)明可在FFE中進行樣品高效富集，包括MCRB-介導(dǎo)的蛋白質(zhì)等樣品富集。


圖1為本發(fā)明直立式圓桶型緩沖分流裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖1中，1為儲液室、2為氣墊室、3為輸入管、4為輸入管接口、5為輸出管、6為輸出管接口、7為氣墊調(diào)節(jié)閥、8為氣墊調(diào)節(jié)注射器、9為水平儀、10為水平調(diào)節(jié)旋紐，11為壓力計，12為體積刻度。
圖2為本發(fā)明臥式曲面型緩沖分流裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2中，1為儲液室、2為氣墊室、3為輸入管、4為輸入管接口、5為輸出管、6為輸出管接口、7為氣墊調(diào)節(jié)閥、8為氣墊調(diào)節(jié)注射器、9為水平儀、10為水平調(diào)節(jié)旋紐，11為壓力計，12為體積刻度。
圖3為本發(fā)明臥式斜面型緩沖分流裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖3中，1為儲液室、2為氣墊室、3為輸入管、4為輸入管接口、5為輸出管、6為輸出管接口、7為氣墊調(diào)節(jié)閥、8為氣墊調(diào)節(jié)注射器、9為水平儀、10為水平調(diào)節(jié)旋紐，11為壓力計，12為體積刻度。
具體實施例方式
以下結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明的技術(shù)方案作進一步說明。
圖1為本發(fā)明的一個實施例——直立式圓桶型緩沖分流裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖1所示，本發(fā)明的緩沖分流裝置由儲液室1、氣墊室2、輸入管3、輸入管接口4、輸出管5、輸出管接口6、氣墊調(diào)節(jié)閥7、氣墊調(diào)節(jié)注射器8、水平儀9、水平調(diào)節(jié)旋紐10和壓力計11組成。緩沖器腔體由儲液室1和氣墊室2組成，緩沖器腔體上刻有體積刻度12。輸入管3經(jīng)輸液泵連通電解質(zhì)/樣品溶液，輸入管3經(jīng)輸入管接口4連通緩沖器腔體，緩沖器腔體經(jīng)輸出管5與輸出管接口6的連接連通FFE分離室，氣墊調(diào)節(jié)注射器8經(jīng)氣墊調(diào)節(jié)閥7連通緩沖器腔體，水平儀9安裝在裝置的上部，裝置的水平狀態(tài)由水平儀9指示，裝置的底部設(shè)置水平調(diào)節(jié)旋紐10，在裝置的上部連通一壓力計11。
裝置工作時，輸液泵一端連接電解質(zhì)/樣品溶液，另一端經(jīng)輸入管3和輸入管接口4連通緩沖器腔體，輸液泵輸入一定量的液體至緩沖器腔體后關(guān)閉氣墊調(diào)節(jié)閥7，這樣在緩沖器腔體內(nèi)形成下部的儲液室1和上部的氣墊室2，氣墊室2內(nèi)氣體的量和壓力可通過氣墊調(diào)節(jié)閥7和氣墊調(diào)節(jié)注射器8進行進一步調(diào)整。在緩沖分流裝置的底部，設(shè)計有多道輸出管接口6，輸出管接口6經(jīng)輸出管5連通FFE裝置的分離室。由于氣墊室2中氣體具有很強的壓力緩沖作用，輸液泵輸送的壓力-流速脈沖液體經(jīng)緩沖分流裝置后而變得平穩(wěn)均勻。緩沖分流裝置要水平放置，其水平狀態(tài)由水平儀9指示，水平狀態(tài)的調(diào)節(jié)由底部的水平調(diào)節(jié)旋紐10來實現(xiàn)。氣墊室中的壓力由氣壓計11指示，儲液室1和氣墊室2的體積由體積刻度12指示。
本發(fā)明中儲液室1和氣墊室2在同一緩沖器腔體內(nèi)，氣墊室2中的氣墊能有效緩沖輸液泵導(dǎo)致的壓力-流速脈沖，輸出管接口6設(shè)計在儲液室1的最低位置，輸液泵輸送到緩沖分流裝置的液體經(jīng)輸出管接口6、輸出管5形成多達幾十到幾百條的穩(wěn)定均勻的液體輸送模式。
圖1所示的直立式圓桶型緩沖分流裝置為圓柱體設(shè)計，圓柱形緩沖器腔體包含氣墊室2和儲液室1，易于加工。
圖2為本發(fā)明另一個實施例——矩形曲面型緩沖分流裝置的結(jié)構(gòu)示意圖?；窘Y(jié)構(gòu)與實施例1類似。緩沖器腔體下部為曲面形設(shè)計，上部為矩形設(shè)計。液體將整個緩沖器腔體分為上部的氣墊室2和下部儲液室1。
圖3為本發(fā)明再一個實施例——矩形斜面型緩沖分流裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。基本結(jié)構(gòu)也與實施例1類似。緩沖器腔體下部為斜面形設(shè)計，上部為矩形設(shè)計。液體將整個緩沖器腔體分為上部的氣墊室2和下部儲液室1。
權(quán)利要求
1.一種用于自由流電泳的緩沖分流裝置，其特征在于緩沖器腔體由下部儲液室(1)和上部氣墊室(2)組成，緩沖器腔體上刻有體積刻度(12)，經(jīng)輸液泵連通電解質(zhì)/樣品溶液的輸入管(3)經(jīng)輸入管接口(4)連通緩沖器腔體，緩沖器腔體經(jīng)輸出管(5)與輸出管接口(6)連通自由流電泳分離室，氣墊調(diào)節(jié)注射器(8)經(jīng)氣墊調(diào)節(jié)閥(7)連通緩沖器腔體，水平儀(9)安裝在裝置的上部，裝置的底部設(shè)置水平調(diào)節(jié)旋紐(10)，裝置上部連通壓力計(11)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的用于自由流電泳的緩沖分流裝置，其特征在于所述裝置為直立式圓桶型，緩沖器腔體為圓柱體設(shè)計。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的用于自由流電泳的緩沖分流裝置，其特征在于所述裝置為矩形曲面型，緩沖器腔體下部為曲面形設(shè)計，上部為矩形設(shè)計。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的用于自由流電泳的緩沖分流裝置，其特征在于所述裝置為矩形斜面型，緩沖器腔體下部為斜面形設(shè)計，上部為矩形設(shè)計。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的用于自由流電泳的緩沖分流裝置，其特征在于所述輸出管接口(6)設(shè)計在儲液室(1)的最低位置，輸液泵輸送到緩沖分流裝置的液體經(jīng)輸出管接口(6)、輸出管(5)形成多達幾十到幾百條的穩(wěn)定均勻的液體輸送模式。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于自由流電泳的緩沖分流裝置，緩沖器腔體由下部儲液室和上部氣墊室組成，連通電解質(zhì)/樣品溶液的輸入管經(jīng)輸入管接口連通緩沖器腔體，緩沖器腔體經(jīng)輸出管與輸出管接口連通自由流電泳分離室，氣墊調(diào)節(jié)注射器經(jīng)氣墊調(diào)節(jié)閥連通緩沖器腔體，裝置上部安裝水平儀，底部設(shè)置水平調(diào)節(jié)旋紐。本發(fā)明中的儲液室和氣墊室在同一緩沖器腔體內(nèi)，氣墊室中的氣墊能有效緩沖輸液泵導(dǎo)致的壓力－流速脈沖，輸液泵輸送到緩沖分流裝置的液體經(jīng)輸出管接口、輸出管形成多達幾十到幾百條的穩(wěn)定均勻的液體輸送模式。本發(fā)明可應(yīng)用于自由流電泳中液體輸送或樣品進樣，顯著降低自由流電泳對高精度高穩(wěn)定多道泵的依賴。
文檔編號C07K1/26GK1696149SQ20051002441
公開日2005年11月16日 申請日期2005年3月17日 優(yōu)先權(quán)日2005年3月17日
發(fā)明者曹成喜, 武功冬, 王秋玲 申請人:上海交通大學(xué)