在線毛細(xì)管電泳及檢測(cè)裝置制造方法
【專利摘要】一種電泳法【技術(shù)領(lǐng)域】的在線毛細(xì)管電泳及檢測(cè)裝置，包括：產(chǎn)生供檢測(cè)用光學(xué)波長(zhǎng)的光源、第一光學(xué)系統(tǒng)、存放被分離樣品的毛細(xì)管、電泳托架、第二光學(xué)系統(tǒng)和圖像傳感器，其中：毛細(xì)管定位于電泳托架，毛細(xì)管的一側(cè)為光源和第一光學(xué)系統(tǒng)，另一側(cè)為第二光學(xué)系統(tǒng)及與其相連的圖像傳感器，第一光學(xué)系統(tǒng)將光源產(chǎn)生的光波場(chǎng)進(jìn)行整形作為毛細(xì)管中蛋白質(zhì)或大分子檢測(cè)用的入射光波，第二光學(xué)系統(tǒng)將毛細(xì)管及其中被分離的大分子或蛋白質(zhì)的影像映射到圖像傳感器，該圖像傳感器將前述的影像進(jìn)行檢測(cè)并轉(zhuǎn)換為電信號(hào)。本發(fā)明能夠通過(guò)凝膠電泳方式在線分離大分子蛋白并同時(shí)快速檢測(cè)被分離后的蛋白大分子相對(duì)含量，簡(jiǎn)化測(cè)試過(guò)程、快速、準(zhǔn)確。
【專利說(shuō)明】在線毛細(xì)管電泳及檢測(cè)裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及的是一種電泳法【技術(shù)領(lǐng)域】的裝置，具體是一種在線毛細(xì)管電泳及檢測(cè)zha裝置【背景技術(shù)】
[0002]毛細(xì)管電泳(Capillary electrophoresis, CE)是離子或荷電離子(如大分子蛋白質(zhì))在外加電場(chǎng)的驅(qū)動(dòng)下，在毛細(xì)管中根據(jù)其淌度/分配系數(shù)的差異得到高效、快速分離的一種方法。作為一種微分離分析技術(shù)，CE結(jié)合了傳統(tǒng)電泳技術(shù)和微柱分離技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，具有分辨率高，靈敏度高，快速高通量和低樣品消耗的特點(diǎn)。近年來(lái)CE已經(jīng)在生化分析領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。
[0003]經(jīng)過(guò)對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的檢索發(fā)現(xiàn)，中國(guó)專利文獻(xiàn)號(hào)CN102879361，
【公開(kāi)日】2013_01_16，記載了一種檢測(cè)系統(tǒng)。毛細(xì)管電泳成像檢測(cè)系統(tǒng)，包括毛細(xì)管電泳芯片、光源、光電檢測(cè)器，光電檢測(cè)器的信號(hào)輸出端連接微型處理器系統(tǒng)，光電檢測(cè)器包括CCD圖像傳感器，CCD圖像傳感器的信號(hào)輸出端連接微型處理器系統(tǒng)。DNA樣品從毛細(xì)管電泳芯片的起點(diǎn)進(jìn)入，DNA樣品中含有熒光物質(zhì)。但該現(xiàn)有技術(shù)與本發(fā)明相比的缺陷及不足在于，該技術(shù)采用了一種時(shí)間分辨的檢測(cè)技術(shù)，其使用三個(gè)分離的單獨(dú)檢測(cè)單元，只能在同一時(shí)刻分辨一個(gè)空間位置的電泳信號(hào)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的上述不足，提供一種在線毛細(xì)管電泳及檢測(cè)裝置，能夠通過(guò)凝膠電泳方式在線分離大分子蛋白并同時(shí)快速檢測(cè)被分離后的蛋白大分子相對(duì)含量，簡(jiǎn)化測(cè)試過(guò)程、快速、準(zhǔn)確。
[0005]本發(fā)明是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的，本發(fā)明包括:產(chǎn)生供檢測(cè)用光學(xué)波長(zhǎng)的光源、第一光學(xué)系統(tǒng)、存放被分離樣品的毛細(xì)管、電泳托架、第二光學(xué)系統(tǒng)和圖像傳感器，其中:毛細(xì)管定位于電泳托架，毛細(xì)管的一側(cè)為光源和第一光學(xué)系統(tǒng)，另一側(cè)為第二光學(xué)系統(tǒng)及與其相連的圖像傳感器，第一光學(xué)系統(tǒng)將光源產(chǎn)生的光波場(chǎng)進(jìn)行整形作為毛細(xì)管中蛋白質(zhì)或大分子檢測(cè)用的入射光波，第二光學(xué)系統(tǒng)將毛細(xì)管及其中被分離的大分子或蛋白質(zhì)的影像映射到圖像傳感器，該圖像傳感器將前述的影像進(jìn)行檢測(cè)并轉(zhuǎn)換為電信號(hào)。
[0006]所述的電泳托架包括:放置臺(tái)、兩個(gè)存放電泳緩沖液的緩沖池、支撐結(jié)構(gòu)和絕緣調(diào)整結(jié)構(gòu)，其中:放置臺(tái)的中部開(kāi)設(shè)一個(gè)狹縫將用于檢測(cè)的入射光波限制為毛細(xì)管被檢測(cè)區(qū)域的形狀，放置臺(tái)設(shè)置于兩個(gè)緩沖池之間，兩個(gè)緩沖池的相對(duì)內(nèi)側(cè)分別開(kāi)設(shè)位置相對(duì)應(yīng)的第一凹槽，使得毛細(xì)管放置于放置臺(tái)時(shí)兩側(cè)浸沒(méi)于兩邊緩沖池的緩沖液中，相對(duì)外側(cè)分別設(shè)有一個(gè)電極端子，放置臺(tái)和兩個(gè)緩沖池均設(shè)置于支撐結(jié)構(gòu)上，兩個(gè)緩沖池均的底部設(shè)絕緣調(diào)整結(jié)構(gòu)。
[0007]所述的絕緣調(diào)整結(jié)構(gòu)的兩側(cè)開(kāi)設(shè)第二凹槽，第二凹槽上設(shè)有定位件。
[0008]所述的放置臺(tái)的底部?jī)蓚?cè)為設(shè)有第三凹槽的平板結(jié)構(gòu)，平板結(jié)構(gòu)的高度與絕緣調(diào)整結(jié)構(gòu)相同，第三凹槽上設(shè)有定位件。
[0009]所述的毛細(xì)管的外壁為于可見(jiàn)光或紫外光下透明，內(nèi)部管道存放被分離物。
技術(shù)效果
[0010]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明使用的圖像傳感器為傳感器陣列，在同一時(shí)刻獲取全部分離點(diǎn)的位置并計(jì)算其相對(duì)分離前的濃度。本發(fā)明實(shí)現(xiàn)包括蛋白質(zhì)等大分子在線分離和快速光度檢測(cè)的功能，并且在保證滿足測(cè)試靈敏度的基礎(chǔ)上具有快速、簡(jiǎn)便的優(yōu)點(diǎn)。同時(shí)克服現(xiàn)有毛細(xì)管電泳設(shè)備價(jià)格昂貴，在實(shí)際醫(yī)療、生化檢測(cè)中普及不足的限制，同時(shí)采用大視場(chǎng)檢測(cè)，克服了共焦掃描檢測(cè)速度低的不足。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0011]圖1為本發(fā)明結(jié)構(gòu)圖；
[0012]圖2為光路原理圖；
[0013]圖3為電泳托架的結(jié)構(gòu)圖；
[0014]圖4為毛細(xì)管的結(jié)構(gòu)圖；
[0015]圖5為實(shí)施例1對(duì)電泳分離后的毛細(xì)管進(jìn)行測(cè)試得到的二維全視場(chǎng)圖像；
[0016]圖6為計(jì)算的蛋白相對(duì)含量圖。
【具體實(shí)施方式】
[0017]下面對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例作詳細(xì)說(shuō)明，本實(shí)施例在以本發(fā)明技術(shù)方案為前提下進(jìn)行實(shí)施，給出了詳細(xì)的實(shí)施方式和具體的操作過(guò)程，但本發(fā)明的保護(hù)范圍不限于下述的實(shí)施例。
實(shí)施例1
[0018]如圖1、圖2所示，本實(shí)施例包括:產(chǎn)生供檢測(cè)用光學(xué)波長(zhǎng)的光源101、第一光學(xué)系統(tǒng)102、存放被分離樣品的毛細(xì)管103、電泳托架104、第二光學(xué)系統(tǒng)105和圖像傳感器106，其中:毛細(xì)管103定位于電泳托架104，毛細(xì)管103的一側(cè)為光源101和第一光學(xué)系統(tǒng)102，另一側(cè)為第二光學(xué)系統(tǒng)105及與其相連的圖像傳感器106，第一光學(xué)系統(tǒng)102將光源101產(chǎn)生的光波場(chǎng)進(jìn)行整形作為毛細(xì)管103中蛋白質(zhì)或大分子檢測(cè)用的入射光波，第二光學(xué)系統(tǒng)105將毛細(xì)管103及其中被分離的大分子或蛋白質(zhì)的影像映射到圖像傳感器106，該圖像傳感器106將前述的影像進(jìn)行檢測(cè)并轉(zhuǎn)換為電信號(hào)。
[0019]如圖3所示，所述的電泳托架104包括:放置臺(tái)1041、兩個(gè)存放電泳緩沖液的緩沖池1042、支撐結(jié)構(gòu)1043和絕緣調(diào)整結(jié)構(gòu)1044，其中:放置臺(tái)1041的中部開(kāi)設(shè)一個(gè)狹縫將用于檢測(cè)的入射光波限制為毛細(xì)管103被檢測(cè)區(qū)域的形狀，放置臺(tái)1041設(shè)置于兩個(gè)緩沖池1042之間，兩個(gè)緩沖池1042的相對(duì)內(nèi)側(cè)分別開(kāi)設(shè)位置相對(duì)應(yīng)的第一凹槽1046，使得毛細(xì)管103放置于放置臺(tái)1041時(shí)兩側(cè)浸沒(méi)于兩邊緩沖池1042的緩沖液中，相對(duì)外側(cè)分別設(shè)有一個(gè)電極端子1045，放置臺(tái)1041和兩個(gè)緩沖池1042均設(shè)置于支撐結(jié)構(gòu)1043上，兩個(gè)緩沖池1042均的底部設(shè)絕緣調(diào)整結(jié)構(gòu)1044。絕緣調(diào)整結(jié)構(gòu)1044將在線電泳使用的高電壓與設(shè)備結(jié)構(gòu)進(jìn)行隔離的絕緣結(jié)構(gòu)，同時(shí)提供將緩沖池1042和放置臺(tái)1041進(jìn)行對(duì)準(zhǔn)的移動(dòng)結(jié)構(gòu)。
[0020]所述的絕緣調(diào)整結(jié)構(gòu)1044的兩側(cè)開(kāi)設(shè)第二凹槽1047，第二凹槽1047上設(shè)有定位件。[0021]所述的放置臺(tái)1041的底部?jī)蓚?cè)為設(shè)有第三凹槽1048的平板結(jié)構(gòu)，平板結(jié)構(gòu)的高度與絕緣調(diào)整結(jié)構(gòu)1044相同，第三凹槽1048上設(shè)有定位件。
[0022]本實(shí)施例中的定位件使用螺栓。
[0023]光源101可使用如激光或者通過(guò)使用如氙燈、汞燈等寬光譜光源再加入波長(zhǎng)過(guò)濾器件獲得。從光源101發(fā)出的一定波長(zhǎng)的光波,經(jīng)過(guò)第一光學(xué)系統(tǒng)102整形,成為平行光束。該光束可以作為對(duì)某種蛋白或大分子檢測(cè)用的入射光波。
[0024]另一方面，放置在毛細(xì)管103中的被分離和檢測(cè)物質(zhì)在外加電場(chǎng)的作用下發(fā)生運(yùn)動(dòng)，同種類的分子發(fā)生凝聚，不同種類分子的凝聚位置處于毛細(xì)管103沿軸線的不同位置。這個(gè)過(guò)程一般被稱為電泳過(guò)程。當(dāng)電泳結(jié)束后，毛細(xì)管103軸線上不同位置聚集的分子數(shù)量標(biāo)志了電泳前該種類物質(zhì)的濃度和含量。
[0025]將電泳后的毛細(xì)管103置于前面提及的入射光波中，毛細(xì)管103的另外一側(cè)的透過(guò)的光透過(guò)比率與該位置所聚集的物質(zhì)的濃度有關(guān)，透過(guò)第二光學(xué)系統(tǒng)105聚焦成像在圖像傳感器106表面。圖像傳感器106再將透過(guò)光強(qiáng)度轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，被專用軟件提取和處理，最終計(jì)算得到毛細(xì)管103中各種被檢測(cè)物質(zhì)的原始濃度或含量。
[0026]如圖4所示，所述的毛細(xì)管103的外壁1031為于可見(jiàn)光或紫外光下透明，推薦選用石英玻璃管；內(nèi)部管道1032存放被分離物。雖然圖4所表示的毛細(xì)管103的截面為圓形，但根據(jù)實(shí)際測(cè)試需要，本設(shè)備并不限定使用的電泳玻璃管的截面形狀。
[0027]本發(fā)明的所涉及的系統(tǒng)在進(jìn)行電泳信號(hào)的測(cè)試時(shí)的另一個(gè)主要步驟是，在設(shè)定好圖像拾取的參數(shù)后，在進(jìn)行電泳分離操作之前，先拍攝一張分離之前的電泳玻璃管圖像作為比對(duì)圖像。在電泳操作結(jié)束后，再在同一位置，同樣的拍攝參數(shù)下拾取第二張電泳后的玻璃管照片。計(jì)算機(jī)軟件的操作是將電泳后的玻璃管圖像與電泳前的玻璃管圖像進(jìn)行相減操作，從而計(jì)算得到被分離的物質(zhì)所在的位置和濃度。
[0028]本實(shí)施例使用的圖像傳感器106為傳感器陣列，在同一時(shí)刻獲取全部分離點(diǎn)的位置并計(jì)算其相對(duì)分離前的濃度。
[0029]本實(shí)施例是對(duì)于人體血液中的某種血紅蛋白進(jìn)行分離和檢測(cè)。這種血紅蛋白在人體血液中的相對(duì)含量可以表征人體血糖的水平，是評(píng)價(jià)測(cè)試者的血糖水平是否超出正常范圍的關(guān)鍵指標(biāo)，稱為糖化血紅蛋白。
[0030]下面闡述通過(guò)本發(fā)明的設(shè)備用電泳方式對(duì)人全血蛋白進(jìn)行電泳分離并分析其中的糖化血紅蛋白含量的操作流程。
[0031]首先在圖3所示的在線電泳池的緩沖池1042中充滿緩沖液，并將加注被分離樣品的毛細(xì)管103放置在電泳托架104的第一凹槽1046處，使電泳管浸沒(méi)在兩側(cè)緩沖池1042的緩沖液中；之后將高壓電源接到緩沖池1042的電極端子1045位置；再在與設(shè)備連接的計(jì)算機(jī)上運(yùn)行控制測(cè)試程序軟件；此時(shí)在操作界面中可以實(shí)時(shí)看到通過(guò)面陣圖像傳感器106采集到的毛細(xì)管103圖像；調(diào)節(jié)與圖像傳感器106連接的第二光學(xué)系統(tǒng)105的焦距和光圈，直到獲得滿意的對(duì)比度圖像，注意調(diào)節(jié)之后在整個(gè)測(cè)試過(guò)程中不能再進(jìn)行調(diào)節(jié)，以避免由于鏡頭光通量的改變?cè)斐傻臏y(cè)試誤差；在控制界面中首先獲取第I幅測(cè)試圖像作為電泳分離前的比對(duì)圖像；用控制軟件設(shè)置開(kāi)始電泳并同時(shí)記錄開(kāi)始時(shí)間，根據(jù)糖化血紅蛋白的電泳特性，設(shè)置電泳電壓為600V，電泳時(shí)間為300秒；電泳計(jì)時(shí)結(jié)束后，設(shè)備自動(dòng)采集第2幅毛細(xì)管103圖像，如圖5所示；電泳結(jié)束后，計(jì)算機(jī)對(duì)前后采集的兩幅毛細(xì)管103圖像進(jìn)行比對(duì)和運(yùn)算，并給出測(cè)試結(jié)果，如圖6所示。圖6中水平坐標(biāo)為以毛細(xì)管103 —端為原點(diǎn)的距離，以毫米為單位，垂直坐標(biāo)為不同距離處被分離蛋白質(zhì)的吸光度數(shù)據(jù)。
【權(quán)利要求】
1.一種在線毛細(xì)管電泳及檢測(cè)裝置，其特征在于，包括:產(chǎn)生供檢測(cè)用光學(xué)波長(zhǎng)的光源、第一光學(xué)系統(tǒng)、存放被分離樣品的毛細(xì)管、電泳托架、第二光學(xué)系統(tǒng)和圖像傳感器，其中:毛細(xì)管定位于電泳托架，毛細(xì)管的一側(cè)為光源和第一光學(xué)系統(tǒng)，另一側(cè)為第二光學(xué)系統(tǒng)及與其相連的圖像傳感器，第一光學(xué)系統(tǒng)將光源產(chǎn)生的光波場(chǎng)進(jìn)行整形作為毛細(xì)管中蛋白質(zhì)或大分子檢測(cè)用的入射光波，第二光學(xué)系統(tǒng)將毛細(xì)管及其中被分離的大分子或蛋白質(zhì)的影像映射到圖像傳感器，該圖像傳感器將前述的影像進(jìn)行檢測(cè)并轉(zhuǎn)換為電信號(hào)； 所述的電泳托架包括:放置臺(tái)、兩個(gè)存放電泳緩沖液的緩沖池、支撐結(jié)構(gòu)和絕緣調(diào)整結(jié)構(gòu)，其中:放置臺(tái)的中部開(kāi)設(shè)一個(gè)狹縫將用于檢測(cè)的入射光波限制為毛細(xì)管被檢測(cè)區(qū)域的形狀，放置臺(tái)設(shè)置于兩個(gè)緩沖池之間，兩個(gè)緩沖池的相對(duì)內(nèi)側(cè)分別開(kāi)設(shè)位置相對(duì)應(yīng)的第一凹槽，使得毛細(xì)管放置于放置臺(tái)時(shí)兩側(cè)浸沒(méi)于兩邊緩沖池的緩沖液中，相對(duì)外側(cè)分別設(shè)有一個(gè)電極端子，放置臺(tái)和兩個(gè)緩沖池均設(shè)置于支撐結(jié)構(gòu)上，兩個(gè)緩沖池均的底部設(shè)絕緣調(diào)整結(jié)構(gòu)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征是，所述的絕緣調(diào)整結(jié)構(gòu)的兩側(cè)開(kāi)設(shè)第二凹槽，第二凹槽上設(shè)有定位件。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的裝置，其特征是，所述的放置臺(tái)的底部?jī)蓚?cè)為設(shè)有第三凹槽的平板結(jié)構(gòu)，平板結(jié)構(gòu)的高度與絕緣調(diào)整結(jié)構(gòu)相同，第三凹槽上設(shè)有定位件。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的裝置，其特征是，所述的毛細(xì)管的外壁為于可見(jiàn)光或紫外光下透明，內(nèi)部管道存放被分離物。
【文檔編號(hào)】G01N21/59GK103592264SQ201310566217
【公開(kāi)日】2014年2月19日 申請(qǐng)日期:2013年11月13日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月13日
【發(fā)明者】黃梅珍, 王宇興, 李紅根, 汪洋, 孫振華, 余鎮(zhèn)崗, 曹莊琪 申請(qǐng)人:上海交通大學(xué)