專利名稱：毛細(xì)管陣列電泳旋轉(zhuǎn)式激光掃描共聚焦熒光檢測儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種毛細(xì)管陣列電泳儀，具體地說是一種毛細(xì)管陣列電泳旋轉(zhuǎn)式激光掃描共聚焦熒光檢測儀。
背景技術(shù)：
隨著組合化學(xué)的發(fā)展，成百上千種的藥物在一天內(nèi)被合成出來，表征和分析這些藥物需要高通量的儀器和方法，要求高通量的藥物和生物分析技術(shù)的發(fā)展。毛細(xì)管電泳在分析化學(xué)方面的應(yīng)用日益廣泛，對無機離子和有機生物的檢測都有報道，已經(jīng)成為重要的分析工具，毛細(xì)管電泳具有分析速度快、消耗樣品量少和分離效率高的特點，由于毛細(xì)管的尺寸適于多通道分析，所以毛細(xì)管陣列電泳技術(shù)逐漸發(fā)展起來。
目前毛細(xì)管陣列電泳儀主要應(yīng)用于DNA測序方面，多采用激光誘導(dǎo)熒光技術(shù)檢測，激光誘導(dǎo)熒光技術(shù)在毛細(xì)管陣列電泳的應(yīng)用由于檢測方式的不同而分為兩種，一種為成像式檢測，采用一束激光同時照射到所有的陣列毛細(xì)管上，采用大尺寸透鏡同時將分離樣品的熒光信號傳遞給檢測器；另一種檢測方式為掃描式檢測，采用激光逐根掃描毛細(xì)管，將每根毛細(xì)管的熒光信號傳遞檢測器。這兩種方法各有優(yōu)缺點，成像式檢測要求激光強度高、照射到每根毛細(xì)管上的激光強度要求相同，而掃描式則需要機械移動激光或陣列毛細(xì)管，控制往返平移的機械技術(shù)要求高，要求有高的精確度，并且掃描式采集數(shù)據(jù)的速度較慢。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種快速大量讀取數(shù)據(jù)的毛細(xì)管陣列電泳旋轉(zhuǎn)式激光掃描共聚焦熒光檢測儀。
為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為主要由激光器、雙軸高速直流電機、旋轉(zhuǎn)編碼器、高壓電源、毛細(xì)管、緩沖液池、反射鏡及檢測器組成，其中毛細(xì)管兩端分別置于緩沖液池中，并與高壓電源的二電極相連，毛細(xì)管呈圓形對稱分布，采用雙軸高速直流電機加快數(shù)據(jù)采集速度并以旋轉(zhuǎn)編碼器準(zhǔn)確定位每根毛細(xì)管的位置，旋轉(zhuǎn)反射鏡置于毛細(xì)管的圓柱中心軸上，其反射面與中心軸呈45度角，中心軸上的反射鏡可與圓柱狀分布的毛細(xì)管相對旋轉(zhuǎn)，激光器發(fā)出的激光經(jīng)反射鏡聚焦于毛細(xì)管上，毛細(xì)管上激發(fā)的熒光信號經(jīng)光路傳遞到檢測器。
具體結(jié)構(gòu)組成可為一圓柱環(huán)，其固定于支撐座上，其上均布有小孔，毛細(xì)管穿過其上的小孔固定；一雙軸直流電機，其在圓柱環(huán)的上部，固定于支撐座上，外接穩(wěn)壓電源，下軸接反射鏡，上軸連接一旋轉(zhuǎn)編碼器；旋轉(zhuǎn)編碼器將毛細(xì)管位置信號經(jīng)譯碼電路、數(shù)據(jù)采集卡傳遞給計算機；一雙色鏡，其位于反射鏡下方并與反射鏡平行，反射鏡和雙色鏡間設(shè)置有透鏡，激光經(jīng)雙色鏡、透鏡聚焦于毛細(xì)管上；一光電倍增管，熒光信號經(jīng)反射鏡及透鏡共聚焦反射到達雙色鏡，再經(jīng)第二透鏡、截止片、光闌及濾光片后傳遞給光電倍增管，光電倍增管將信號傳遞給數(shù)據(jù)采集卡，數(shù)據(jù)采集卡將信號傳遞給計算機。
為便于安裝最好在激光器與雙色鏡間設(shè)有第二反射鏡，激光器發(fā)出的激光經(jīng)第二反射鏡傳遞給雙色鏡；在支撐座上加裝一中空圓柱，圓柱環(huán)套設(shè)于中空圓柱上，雙軸直流電機固定在中空圓柱內(nèi)。
本裝置中最好采用可調(diào)速雙軸高速直流電機，最高轉(zhuǎn)速為4000轉(zhuǎn)/分；采用旋轉(zhuǎn)編碼器來精確定位每根毛細(xì)管的位置，旋轉(zhuǎn)編碼器的分辨率越高，可以提高準(zhǔn)確定位的毛細(xì)管數(shù)就越多，最好采用高分辨率的絕對型旋轉(zhuǎn)編碼器，根據(jù)編碼器的信號確定每根毛細(xì)管的位置可定位更多根毛細(xì)管；激光器可采用連續(xù)激光。
本發(fā)明具有如下優(yōu)點1.高通量分析樣品。毛細(xì)管陣列電泳儀可以高通量，并行分離檢測樣品，可同時分離分析多根毛細(xì)管，即高通量的樣品分析，一次可同時檢測上千根毛細(xì)管；消耗樣品量少、分離效率高；本發(fā)明采用新的掃描式毛細(xì)管陣列檢測，克服掃描式檢測方式的缺點(例如掃描速度不穩(wěn)、檢測數(shù)據(jù)速度較慢容易漏采數(shù)據(jù))，采取圓形對稱的毛細(xì)管陣列，采用高速直流電機與旋轉(zhuǎn)譯碼器相結(jié)合來定位毛細(xì)管的位置，采用的檢測方式為旋轉(zhuǎn)式共聚焦激光誘導(dǎo)熒光檢測，數(shù)據(jù)采集速度快，提供了一種高通量分離樣品、毛細(xì)管陣列電泳裝置。
2.毛細(xì)管定位準(zhǔn)確、數(shù)據(jù)采集速度快、精確度高。直流電機和編碼器的結(jié)合具有采集數(shù)據(jù)準(zhǔn)確的特點，編碼器發(fā)出的脈沖數(shù)與毛細(xì)管數(shù)量一致，每發(fā)一個脈沖采集一個數(shù)據(jù)，定位準(zhǔn)確，避免了漏點及錯位。
3.自動化程度高。將高速直流電機及旋轉(zhuǎn)編碼器應(yīng)用于毛細(xì)管陣列電泳儀，加強了毛細(xì)管陣列電泳儀的自動化。


圖1為本發(fā)明裝置的原理圖；圖2為本發(fā)明具體的實物圖；圖3為8通道實驗分離的結(jié)果圖。
具體實施例方式
實施例整個裝置主要激光器1、高壓電源2、毛細(xì)管3、第一緩沖液池4、第二緩沖液池5、第一電極6、第二電極7、反射鏡8、第二反射鏡24、雙色鏡9、透鏡10、第二透鏡26、濾光片11、光闌12、光電倍增管13、穩(wěn)壓電源14、高速雙軸直流電機15、旋轉(zhuǎn)編碼器16、支撐桿17、電機支撐座18、中空圓柱19、對稱圓周分布有小孔的園柱環(huán)20、譯碼電路21、數(shù)據(jù)采集卡22、計算機23、截止片25組成。
將圓柱環(huán)20套在中空圓柱19上，然后將圓柱19固定到支撐座18上，將毛細(xì)管3穿過圓柱環(huán)20上的小孔固定，毛細(xì)管3兩端分別接接第一緩沖液池4、第二緩沖液池5，雙軸直流電機15固定在圓柱19里，雙軸直流電機15下軸接反射鏡8，上軸連接旋轉(zhuǎn)編碼器16，將旋轉(zhuǎn)編碼器信號傳遞給譯碼電路21，譯碼電路21將信號傳遞給數(shù)據(jù)采集卡22，數(shù)據(jù)采集卡22將信號傳遞給計算機23，激光器1發(fā)出激光經(jīng)第二反射鏡24反射透過雙色鏡9，經(jīng)過透鏡10和反射鏡8聚焦到圓周排列的毛細(xì)管3上，分離的化合物所發(fā)射出的長波長熒光經(jīng)反射鏡8及透鏡10共聚焦反射到達雙色鏡9，雙色鏡9反射熒光，熒光信號經(jīng)第二透鏡26、截止片25、光闌12及濾光片11后傳遞給光電倍增管13，光電倍增管13將信號傳遞給數(shù)據(jù)采集卡22，接著數(shù)據(jù)采集卡將信號傳遞給計算機23，計算機23根據(jù)旋轉(zhuǎn)譯碼器信號16來區(qū)分毛細(xì)管3的位置，從而將光電倍增管13的信號定位于每根毛細(xì)管。
本實施例8通道的毛細(xì)管陣列檢測儀，其分離通道為毛細(xì)管3，8根毛細(xì)管3成圓形對稱排列在園柱環(huán)20上，雙軸直流電機15，一軸與反射鏡或透鏡相連另一軸與旋轉(zhuǎn)編碼器16軟連接；使用透鏡10、第二透鏡26、反射鏡8、雙色鏡9構(gòu)成共聚焦式激光誘導(dǎo)熒光檢測；利用旋轉(zhuǎn)編碼器16輸出的信號作為數(shù)據(jù)采集卡22的采樣觸發(fā)信號，可以進行高通量、并行化合物分離與檢測；樣品為4種混合的氨基酸，用異硫氰酸熒光素標(biāo)記，采用毛細(xì)進樣10秒，分離緩沖液為10mM硼酸緩沖液(PH＝10，含5mMγ環(huán)糊精)，分離電壓6.4KV；分離結(jié)果見圖3其中X軸為樣品流出的時間(單位為分鐘)，Y軸為通道數(shù)(共為8個通道)，Z軸為信號的峰高，每個通道流出樣品峰的順序依次為賴氨酸、異硫氰熒光素、酪氨酸、谷氨酸、天冬氨酸(流出時間依次增大)。
權(quán)利要求
1.毛細(xì)管陣列電泳旋轉(zhuǎn)式激光掃描共聚焦熒光檢測儀，主要由激光器(1)、高壓電源(2)、毛細(xì)管(3)、緩沖液池、反射鏡(8)、高速雙軸直流電機(15)、旋轉(zhuǎn)編碼器(16)及檢測器組成，其特征在于毛細(xì)管(3)兩端分別置于緩沖液池中，并與高壓電源(2)的二電極相連，毛細(xì)管(3)呈圓形對稱分布，采用雙軸高速直流電機(15)加快數(shù)據(jù)采集速度并以旋轉(zhuǎn)編碼器(16)準(zhǔn)確定位每根毛細(xì)管的位置，反射鏡(8)置于毛細(xì)管(3)的圓柱中心軸上，其反射面與中心軸呈45度角，中心軸上的反射鏡(8)可與圓柱狀分布的毛細(xì)管(3)相對旋轉(zhuǎn)，激光器(1)發(fā)出的激光經(jīng)反射鏡(8)聚焦于毛細(xì)管(3)上，毛細(xì)管(3)上激發(fā)的熒光信號經(jīng)光路傳遞到檢測器。
2.按權(quán)利要求1所述熒光檢測儀，其特征在于一圓柱環(huán)(20)，其固定于支撐座(18)上，其上均布有小孔，毛細(xì)管(3)穿過其上的小孔固定；一雙軸直流電機(15)，其在圓柱環(huán)(20)的上部，固定于支撐座(18)上，外接穩(wěn)壓電源(14)，下軸接反射鏡(8)，上軸連接一旋轉(zhuǎn)編碼器(16)，旋轉(zhuǎn)編碼器(16)將毛細(xì)管位置信號經(jīng)譯碼電路(21)、數(shù)據(jù)采集卡(22)傳遞給計算機(23)；一雙色鏡(9)，其位于反射鏡(8)下方并與反射鏡(8)平行，反射鏡(8)和雙色鏡(9)間設(shè)置有透鏡(10)，激光經(jīng)雙色鏡(9)、透鏡(10)聚焦于毛細(xì)管(3)上；一光電倍增管(13)，熒光信號經(jīng)反射鏡(8)及透鏡(10)共聚焦反射到達雙色鏡(9)，再經(jīng)第二透鏡(26)、截止片(25)、光闌(12)及濾光片(11)后傳遞給光電倍增管(13)，光電倍增管(13)將信號傳遞給數(shù)據(jù)采集卡(22)，數(shù)據(jù)采集卡(22)將信號傳遞給計算機(23)。
3.按權(quán)利要求2所述熒光檢測儀，其特征在于在激光器(1)與雙色鏡(9)間設(shè)有第二反射鏡(24)，激光器(1)發(fā)出的激光經(jīng)第二反射鏡(24)傳遞給雙色鏡(9)。
4.按權(quán)利要求2所述熒光檢測儀，其特征在于在支撐座(18)上加裝一中空圓柱(19)，圓柱環(huán)(20)套設(shè)于中空圓柱(19)上，雙軸直流電機(15)固定在中空圓柱(19)內(nèi)。
5.按權(quán)利要求1所述熒光檢測儀，其特征在于激光器(1)采用連續(xù)激光。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種毛細(xì)管陣列電泳儀，具體地說是一種采用激光旋轉(zhuǎn)掃描共聚焦熒光檢測的圓形毛細(xì)管陣列電泳儀；主要由激光器、高速直流電機、旋轉(zhuǎn)編碼器、高壓電源、毛細(xì)管、緩沖液池、反射鏡及檢測器等組成，毛細(xì)管呈圓形對稱陣列分布，采用高速直流電機加快數(shù)據(jù)采集速度并以旋轉(zhuǎn)編碼器準(zhǔn)確定位每根毛細(xì)管的位置。旋轉(zhuǎn)反射鏡置于毛細(xì)管的圓柱中心軸上，其反射面與中心軸呈45度角，激光器發(fā)出的激光經(jīng)反射鏡聚焦于毛細(xì)管上，毛細(xì)管上激發(fā)的熒光信號沿光路傳遞到檢測器。本發(fā)明的優(yōu)點為高通量分析樣品、毛細(xì)管定位準(zhǔn)確、數(shù)據(jù)采集速度快、精確度高，自動化程度高。
文檔編號G01N27/447GK1553168SQ0313351
公開日2004年12月8日 申請日期2003年5月28日 優(yōu)先權(quán)日2003年5月28日
發(fā)明者汪俊, 孫光明, 白吉玲, 王利, 汪 俊 申請人:中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所