专利名称：用于自由流电泳的缓冲分流装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于自由流电泳(Free-Flow Electrophoresis，FFE)的缓冲分流装置，用于对自由流电泳中电解质输送或样品进样。属于生物化工技术领域。
背景技术：
自由流电泳技术为蛋白质高效制备性分离技术，其方法是利用横向电场对在连续流动的电解质溶液中的蛋白质、病毒和细胞进行分离分析。自1970年代以来，FFE已广泛应用于基因、药物、蛋白质、细胞、细胞器和病毒等分离和分析。FFE有很多优点，如理论回收率接近100％，可连续进样进行蛋白质/细胞/病毒等的分离。但仍然存在不少问题。
第一、FFE价格昂贵。在FFE中，关键技术之一为多达96通道以上缓冲液/电解液的稳定输送。传统的方法采用价格昂贵的多道泵来实现缓冲液的输送(邵晓霞.宋金芳.万谦等，生物工程学报，1997，13，218；李钦.李丽.王兆捷等，生物化学与生物物理进展，1998，25，833)。由于在缓冲液输送中无任何缓冲措施，而FFE分离室要求高度稳定均匀的流体动力学环境；因此FFE分离室对多道泵的精确度和稳定性要求极高。由于高精度和高稳定性多道泵价格昂贵，这在很大程度上导致FFE成本很高。但如采用一般恒流泵，由于存在明显的压力脉冲等不稳定因素，因此一般恒流泵很难用于FFE中的高精度和高稳定液体输送。
第二、FFE分离模式单一。在现有的FFE中，电泳的分离模式主要为等点聚焦电泳(isoelectric focusing，IEF；T.H.Maugh II，Science 1983，222，259)、点速电泳(isotachophoresis，ITP；W.Thormann，M.A.Firestone，J.E.Sloan，et al.Electrophoresis 1990，11，298)和区带电泳(zone electrophoresis，ZE；S.Hoffstetter-Kuhn，H.Wagner，Electrophoresis 1990，11，457)。因此，在FFE中，电泳的分离模式比较单一。在新近的研究中，我们首次观察到MCRB(移动化学反应界面)-介导的同步富集分离新模式(Qin，WH，Cao，C X，Zhang，W，et al.，Electrophoresis，2005，in press)。这种同步富集分离新模式在传统的FFE很难完成有关的研究和应用。要完成有关的应用，需要对现行的FFE装置进行改进。
第三、FFE很少用于样品的富集。在最近的研究中，我们首次观察到MCRB-介导的高效富集模式(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)。这种MCRB-介导的富集新模式在传统的FFE很难完成有关的研究和应用。要完成相关的应用，尚需要对现行的FFE装置进行改进。
发明内容
本发明的目的就是针对以上存在的问题，设计提供一种用于自由流电泳的缓冲分流装置，能够很好地消除一般输液泵(如恒流泵)固有的压力-流速脉冲，使脉冲液流变得均匀一致，最终在FFE分离室中形成稳定均匀的流体动力学环境，并能够在FFE中完成MCRB-介导的同步富集分离新模式和MCRB-介导的高效富集新模式。
为实现上述目的，本发明设计的用于自由流电泳的缓冲分流装置由储液室、气垫室、输入管、输入管接口、输出管、输出管接口、气垫调节阀、气垫调节注射器、水平仪、水平调节旋纽和压力计组成，输入管接口连通输入管，经输入管连通输液泵，电解质/样品液体经输液泵、输入管输入缓冲分流装置内腔，缓冲分流装置底部的多条输出管接口与输出管连通，输出管连通FFE分离室，这样一台或几台输液泵可同时对FFE的几十甚至几百条输送管道进行液体输送，通过缓冲气垫输送泵输送的压力-流速脉冲液体经缓冲分流装置后变成高稳定性的流体，通过调节旋纽的调节和水平仪的指示来实现装置水平位置的调整，通过压力计的指示来实现FFE的出入端和输出端压力的大小。
本发明的具体结构为缓冲器腔体由储液室和气垫室组成，输入管经输液泵连通电解质/样品溶液，输入管经输入管接口连通缓冲器腔体，缓冲器腔体经输出管与输出管接口的连接连通FFE分离室，气垫调节注射器经气垫调节阀连通缓冲器腔体，水平仪安装在装置的上部，装置的水平状态由水平仪指示，装置的底部设置二个水平调节旋纽，在装置的上部连通一压力计。
在缓冲分流装置的腔体上刻有体积刻度。
本发明的缓冲分流装置可以根据缓冲器腔体的不同形状分为直立式圆桶型、矩形曲面型、矩形斜面型等结构形式。直立式圆桶型的缓冲器腔体为圆柱体设计；矩形曲面型的缓冲器腔体下部为曲面形设计，上部为矩形设计；矩形斜面型的缓冲器腔体下部为斜面形设计，上部为矩形设计。无论何种结构形式，液体将整个缓冲器腔体分为上部的气垫室和下部储液室。
装置工作时，输液泵一端连接电解质/样品溶液，另一端经输入管和输入管接口连通缓冲器腔体，输液泵输入一定量的液体至缓冲器腔体后关闭气垫调节阀，这样在缓冲器腔体内形成下部的储液室和上部的气垫室，气垫室内气体的量通过气垫调节阀和气垫调节注射器可进行进一步调整，在缓冲分流装置的底部，设计有多道输出管接口，输出管接口经输出管连通FFE装置的分离室。由于气垫室中气体具有很强的压力-流速缓冲作用，输液泵输送的压力-流速脉冲液体经缓冲分流装置后而变得平稳均匀，缓冲分流装置水平状态由水平仪指示并经水平调节旋纽的调整来实现，气垫室中的压力和体积分别由气压计和体积刻度指示。
本发明有以下优点和效果1)、有效地降低了各种输液泵造成的压力-流速脉冲，使之改变为连续均匀的流体(Pulse-Free Flow)；2)、有效地降低了FFE对高精度高稳定的多道泵的依赖；3)、只采用1-2台输送泵对FFE分离室液体的进行输送，简化了操作步骤；4)、显著降低了输液系统的成本，减少了整体造价。
本发明具有以下应用1)、常规FFE分离时电解质/或缓冲液/或样品液的稳定输送；2)、利用本发明可在FFE中进行更多的分离模式，包括MCRB-介导的同步富集分离模式；3)、利用本发明可在FFE中进行样品高效富集，包括MCRB-介导的蛋白质等样品富集。
图1为本发明直立式圆桶型缓冲分流装置的结构示意图。
图1中，1为储液室、2为气垫室、3为输入管、4为输入管接口、5为输出管、6为输出管接口、7为气垫调节阀、8为气垫调节注射器、9为水平仪、10为水平调节旋纽，11为压力计，12为体积刻度。
图2为本发明卧式曲面型缓冲分流装置的结构示意图。
图2中，1为储液室、2为气垫室、3为输入管、4为输入管接口、5为输出管、6为输出管接口、7为气垫调节阀、8为气垫调节注射器、9为水平仪、10为水平调节旋纽，11为压力计，12为体积刻度。
图3为本发明卧式斜面型缓冲分流装置的结构示意图。
图3中，1为储液室、2为气垫室、3为输入管、4为输入管接口、5为输出管、6为输出管接口、7为气垫调节阀、8为气垫调节注射器、9为水平仪、10为水平调节旋纽，11为压力计，12为体积刻度。
具体实施例方式
以下结合附图和实施例对本发明的技术方案作进一步说明。
图1为本发明的一个实施例——直立式圆桶型缓冲分流装置的结构示意图。如图1所示，本发明的缓冲分流装置由储液室1、气垫室2、输入管3、输入管接口4、输出管5、输出管接口6、气垫调节阀7、气垫调节注射器8、水平仪9、水平调节旋纽10和压力计11组成。缓冲器腔体由储液室1和气垫室2组成，缓冲器腔体上刻有体积刻度12。输入管3经输液泵连通电解质/样品溶液，输入管3经输入管接口4连通缓冲器腔体，缓冲器腔体经输出管5与输出管接口6的连接连通FFE分离室，气垫调节注射器8经气垫调节阀7连通缓冲器腔体，水平仪9安装在装置的上部，装置的水平状态由水平仪9指示，装置的底部设置水平调节旋纽10，在装置的上部连通一压力计11。
装置工作时，输液泵一端连接电解质/样品溶液，另一端经输入管3和输入管接口4连通缓冲器腔体，输液泵输入一定量的液体至缓冲器腔体后关闭气垫调节阀7，这样在缓冲器腔体内形成下部的储液室1和上部的气垫室2，气垫室2内气体的量和压力可通过气垫调节阀7和气垫调节注射器8进行进一步调整。在缓冲分流装置的底部，设计有多道输出管接口6，输出管接口6经输出管5连通FFE装置的分离室。由于气垫室2中气体具有很强的压力缓冲作用，输液泵输送的压力-流速脉冲液体经缓冲分流装置后而变得平稳均匀。缓冲分流装置要水平放置，其水平状态由水平仪9指示，水平状态的调节由底部的水平调节旋纽10来实现。气垫室中的压力由气压计11指示，储液室1和气垫室2的体积由体积刻度12指示。
本发明中储液室1和气垫室2在同一缓冲器腔体内，气垫室2中的气垫能有效缓冲输液泵导致的压力-流速脉冲，输出管接口6设计在储液室1的最低位置，输液泵输送到缓冲分流装置的液体经输出管接口6、输出管5形成多达几十到几百条的稳定均匀的液体输送模式。
图1所示的直立式圆桶型缓冲分流装置为圆柱体设计，圆柱形缓冲器腔体包含气垫室2和储液室1，易于加工。
图2为本发明另一个实施例——矩形曲面型缓冲分流装置的结构示意图。基本结构与实施例1类似。缓冲器腔体下部为曲面形设计，上部为矩形设计。液体将整个缓冲器腔体分为上部的气垫室2和下部储液室1。
图3为本发明再一个实施例——矩形斜面型缓冲分流装置的结构示意图。基本结构也与实施例1类似。缓冲器腔体下部为斜面形设计，上部为矩形设计。液体将整个缓冲器腔体分为上部的气垫室2和下部储液室1。
权利要求
1.一种用于自由流电泳的缓冲分流装置，其特征在于缓冲器腔体由下部储液室(1)和上部气垫室(2)组成，缓冲器腔体上刻有体积刻度(12)，经输液泵连通电解质/样品溶液的输入管(3)经输入管接口(4)连通缓冲器腔体，缓冲器腔体经输出管(5)与输出管接口(6)连通自由流电泳分离室，气垫调节注射器(8)经气垫调节阀(7)连通缓冲器腔体，水平仪(9)安装在装置的上部，装置的底部设置水平调节旋纽(10)，装置上部连通压力计(11)。
2.根据权利要求1的用于自由流电泳的缓冲分流装置，其特征在于所述装置为直立式圆桶型，缓冲器腔体为圆柱体设计。
3.根据权利要求1的用于自由流电泳的缓冲分流装置，其特征在于所述装置为矩形曲面型，缓冲器腔体下部为曲面形设计，上部为矩形设计。
4.根据权利要求1的用于自由流电泳的缓冲分流装置，其特征在于所述装置为矩形斜面型，缓冲器腔体下部为斜面形设计，上部为矩形设计。
5.根据权利要求1的用于自由流电泳的缓冲分流装置，其特征在于所述输出管接口(6)设计在储液室(1)的最低位置，输液泵输送到缓冲分流装置的液体经输出管接口(6)、输出管(5)形成多达几十到几百条的稳定均匀的液体输送模式。
全文摘要
本发明涉及一种用于自由流电泳的缓冲分流装置，缓冲器腔体由下部储液室和上部气垫室组成，连通电解质/样品溶液的输入管经输入管接口连通缓冲器腔体，缓冲器腔体经输出管与输出管接口连通自由流电泳分离室，气垫调节注射器经气垫调节阀连通缓冲器腔体，装置上部安装水平仪，底部设置水平调节旋纽。本发明中的储液室和气垫室在同一缓冲器腔体内，气垫室中的气垫能有效缓冲输液泵导致的压力－流速脉冲，输液泵输送到缓冲分流装置的液体经输出管接口、输出管形成多达几十到几百条的稳定均匀的液体输送模式。本发明可应用于自由流电泳中液体输送或样品进样，显著降低自由流电泳对高精度高稳定多道泵的依赖。
文档编号C07K1/26GK1696149SQ20051002441
公开日2005年11月16日 申请日期2005年3月17日 优先权日2005年3月17日
发明者曹成喜, 武功冬, 王秋玲 申请人:上海交通大学