CN110785658B - 脉冲场多重毛细管电泳系统 - Google Patents

Abstract

本发明是一种具有分析尺寸大于150,000个碱基对的DNA片段的能力的多重脉冲场毛细管电泳仪器。所述平行毛细管电泳系统允许在施加用于分离的脉冲电场或变化电场时同时分析至少12个样品。将脉冲场电场的序列迭代以实现DNA涂片的准确分离。

Description

脉冲场多重毛细管电泳系统

相关申请的交叉引用

本申请是于2015年12月30日提交的美国序列14/984,039的部分继续申请，将其通过引用以其整体并入本文。

背景技术

1.技术领域

本发明涉及用于多通道脉冲场毛细管电泳的系统和软件。

2.相关技术的说明

当前的下一代测序(NGS)平台使用多种测序技术，包括焦磷酸测序、离子测序、通过合成进行的测序、或通过连接进行的测序。尽管这些技术具有一些细微的变化，但它们都具有总体上通用的DNA文库制备程序，所述DNA文库制备程序包括基因组DNA质量和质量评估、DNA片段化和尺寸筛分(涉及机械剪切、超声处理、雾化或酶切)、DNA修复和末端修平、以及平台特异性衔接头连接的最后步骤。随着对DNA序列信息的需求迅速增长，存在减少制备DNA文库所需的时间的关键需要。许多商业NGS系统基于测序相对短的聚(核酸)片段，长度范围为从30个碱基对(bp)至2000bp。基于孔或纳米孔平台的NGS系统使用更大的片段尺寸，范围为从5000bp或更高。在一些情况下，所希望的片段尺寸是大于20,000至50,000bp。长程测序仪的较新应用针对50,000bp至大于150,000bp或更长的片段尺寸。

DNA文库制备中的一项劳动密集型步骤是对未剪切的基因组DNA和下游片段化DNA进行鉴定(尺寸确定)和定量。用于DNA片段分析的现有方法包括琼脂糖凝胶电泳、毛细管电泳和基于芯片的电泳。琼脂糖凝胶电泳是劳动密集型的，需要凝胶制备、通过移液进行样品转移、和图像分析。通过琼脂糖电泳获得的图像经常失真，从而导致可疑或不可靠的数据。无法使用琼脂糖凝胶电泳来准确定量DNA，这意味着需要单独的第二方法(UV或荧光光谱法)来定量。最后，琼脂糖凝胶电泳难以自动化。与琼脂糖凝胶电泳相比，基于芯片或微芯片的电泳提供了对数据质量的改进，但仍然是劳动密集型的。例如，基于芯片的方法需要手动步骤来装载凝胶、标志物和样品。即使这些基于微芯片或基于芯片的电泳单元可以在数秒或数分钟内运行单个样品，但样品和凝胶装载是易用性的障碍，尤其是在运行数以百计或数以千计个样品时。而且，现有的基于芯片的系统无法定量基因组DNA。毛细管电泳(CE)提供了优于琼脂糖电泳和微芯片电泳两者的优点，所述优点是凝胶填充和样品装载是自动化的。

标准恒定电场微芯片和毛细管电泳系统将典型地报告不大于50,000bp的DNA尺寸值，即使DNA片段可能大得多。因此，标准微芯片和毛细管电泳系统在准确测量高于约50,000bp的DNA片段尺寸方面的能力受到限制。较新的测序技术要求分析尺寸大于约50,000bp的输入DNA。

用于分析大的DNA片段或涂片的标准方法是平板凝胶脉冲场凝胶电泳(Slab-GelPulsed-Field Gel Electrophoresis，PFGE)，其中可以将尺寸范围为从小于1000个碱基对(bp)至几百万个bp的DNA分离并且进行准确的尺寸筛分。PFGE中的主要限制是样品通量，因为分析所需的时间范围可以从若干小时到若干天，取决于感兴趣的尺寸范围和样品制备的复杂性。

交变脉冲场技术已从PFGE扩展到单一毛细管电泳，目的是将大DNA片段的分析时间从PFGE的数小时/数天减少至少于两小时。例如，Karger在美国专利号5,122,248中描述了一种单一毛细管脉冲场毛细管电泳系统(PFCE)。Magnusdottir等人在“Electrohydrodynamically Induced Aggregation During Constant and Pulsed FieldCapillary Electrophoresis of DNA”(Biopolymers,第49卷,385-401,1999)中描述了PFCE系统。尽管已显示这些脉冲场单一毛细管电泳测量尺寸高达200,000个碱基对的DNA片段，但通量限于每次运行一个样品。即使毛细管脉冲场电泳的运行时间可以是从少于20分钟至一小时，但由于单一毛细管系统的通量制约，运行数百个样品的样品负载可能花费若干小时至若干天。

已用于脉冲场毛细管电泳的方法通常依赖于简单的单一交变波形(例如，以固定或变化的频率或以不同占空比施加的方波或正弦波，其中正向电压时间不同于反向电压时间)的施加。尽管具有固定或变化的频率的这些单一波形方法在分析单独的DNA片段时通常给出可接受的结果，所述结果给出尖锐的电泳图谱峰，但是当运行复杂的DNA团聚体或DNA涂片时，这些方法将通常不给出准确结果。DNA团聚体或涂片是对所使用的脉冲方法非常敏感的宽的不明确的峰。在脉冲场毛细管电泳系统上用简单的单一波形获得的尺寸筛分结果可能给出与使用标准脉冲场平板凝胶电泳(PFGE)获得的结果显著不同的结果。例如，用单一频率方波毛细管电泳系统测量的DNA涂片的平均涂片尺寸通常比在标准脉冲场板电泳系统上测量的平均涂片尺寸小至少10％-20％。另外，当被应用于复杂的DNA混合物时，简单的单一波形方法通常导致异常的系统峰，所述峰不准确地代表所分析的样品。

因此，需要能够同时运行多个样品并且能够分析广泛的DNA涂片并且生成与用标准脉冲场凝胶电泳(PFGE)获得的凝胶图像或电泳图谱相当的凝胶图像或电泳图谱的脉冲场毛细管电泳系统。

多重毛细管电泳是已知的。例如，Kennedy和Kurt在美国专利号6,833,062中描述了基于多重吸光度的毛细管电泳系统和方法。Yeung等人在美国专利号5,324,401中描述了基于多重荧光的毛细管电泳系统。尽管这些系统提供了同时分析多个样品的优点并且可以顺序地运行若干个板，但是它们缺乏在系统运行时装载或更换多个样品板的能力，并且它们还缺乏用于高效样品分析的简单工作流。此外，这些多重系统缺乏测量高于约50,000bp的核酸片段尺寸的能力。

现有技术的脉冲场毛细管电泳系统的局限是缺乏环境温度控制的选项。温度可能影响运行到运行的性能以及毛细管脉冲场系统的长期可靠性。因此，需要一种具有仔细控制的环境温度控制的选项的多重脉冲场毛细管电泳系统。

虽然可以用机器人系统使现有的商业CE系统自动化，但是独立系统不是完全自动化的或者缺乏充分DNA文库分析所需的灵敏度和数据质量。Kurt等人在美国专利号7,118,659中给出了具有机器人能力接口的CE仪器的例子。对于DNA文库的构建以及诸如突变检测的其他应用，通常需要每天运行数以千计个样品，但是用于样品处理的机器人系统的实现成本过高，并且许多实验室缺乏用于维护和操作复杂机器人系统所必需的专业知识。已经开发了自动化形式的微平板凝胶电泳，诸如在美国专利申请号20100126857中描述的那些。这些允许对多个样品进行自动分析，但是所述技术仍然需要显著的人工干预或者他们不具有大体积应用所需的通量。Amirkhanian等人在美国专利号6,828,567中描述了一种能够使用多重毛细管电泳一次测量多达12个样品的12通道多重毛细管电泳系统。然而，此系统无法测量多个96孔板，并且没有允许每天分析数以千计个样品的工作流。

如可以看出的是，需要一种自动化毛细管电泳系统，所述自动化毛细管电泳系统a)消除了机器人系统的复杂性、成本和所需的专业知识，b)使用户能够每天运行从一至数以千计个样品，c)允许用户方便地在系统运行其他样品时将若干个板或样品装载到毛细管电泳系统上，d)具有独立毛细管电泳单元的小尺寸和占地面积，并且e)允许用户准确确定大于50,000bp并且最优选大于100,000bp的DNA片段的尺寸。

作为主要目的，本发明满足上述需求。

发明内容

本发明是一种具有向至少2个并且优选至少12个毛细管同时施加变化电场或脉冲电场的能力的脉冲场毛细管电泳系统。

本发明还包括复杂波形的施加，其被定义为在分析运行的持续时间内迭代的简单波形序列的施加。

用于使用多重脉冲场平行毛细管电泳获得复杂DNA涂片的高质量分离的优选方法是随时间以重复的迭代顺序地施加不同的可变电压波形样式。例如，优选的分离方法是施加方波持续一定时间段，接着施加三角波持续一定时间段，并且然后以若干次迭代重复所述方波和三角波序列。这在图18A中示出，其中在时间段T1内施加方波，接着在时间段T2内施加三角波。在图18A所示的情况下，所施加的方波的频率从慢到快变化，而三角波的频率恒定。图18B示出了在时间段T1内施加的正弦波(固定频率)，接着是在时间段T2内施加的频率变化的方波。T1+T2序列迭代“I”次以获得I(T1+T2)分钟的总运行时间。另一个例子是在一定时间段内施加方波，接着在一定时间段内施加恒定电压，并且然后以若干次迭代将所述方波和恒定电压序列迭代。本发明的另一个优选方面是在电泳分离的时间段内施加至少三种不同的波形。例如，施加三角波，接着施加方波，接着施加正弦波，其中这三个波形的序列迭代多次。本发明的另一个优选方面是迭代两种不同的波形，接着迭代第三波形。例如，施加三角波，接着施加方波，将其序列迭代若干次，接着在固定的时间段内施加方波。另一个例子是以顺序的分段在第一时间段内施加方波，在第二时间段内施加恒定电压并且在第三时间段内施加三角波，并且将序列迭代若干次直到电泳运行完成。

本发明的另一个方面是一种跨越至少两个毛细管施加电场的方法，其包括：在第一时间段内跨越所述毛细管以第一频率施加第一脉冲场波形；在第二时间段内跨越所述毛细管以第二频率施加至少不同形状的第二脉冲场波形；并且之后重复所述第一脉冲场波形和至少第二脉冲场波形至少两次；其中所述第一频率在所述第一时间段内随时间变化，并且所述第二频率在所述第二时间段内随时间变化。

附图说明

图1示出了仪器的左前视图，所述仪器具有6个用于保持样品板和缓冲液板的抽屉。

图2示出了仪器的右前视图，其中一个抽屉被拉出以放置缓冲液板并且顶门隔室和侧门隔室是打开的。

图3示出了x-z平台组件。

图4示出了抽屉、平台组件、托盘支架、和样品板。

图5示出了托盘支架的底部。

图6示出了不带盖的仪器的右侧视图。

图7示出了不带盖的仪器的左侧视图。

图8示出了毛细管阵列盒。

图9示出了用于创建作业队列的软件控制程序的流程图。

图10示出了计算机软件的计算机屏幕图像。

图11示出了通过平台将样品板定位在阵列下方。

图12A示出了毛细管电泳储器系统的视图。

图12B示出了毛细管电泳储器系统的视图。

图13A示出了x-z平台相对于抽屉的视图。

图13B示出了其中样品托盘被提升的x-z平台的视图。

图14示出了具有脉冲场电源的仪器的后视图。

图15A示出了具有温度控制室的仪器的俯视图。

图15B示出了温度控制室的剖视图。

图16A示出了Marker 7GT的现有技术平板凝胶分离。

图16B示出了使用具有恒定施加电场的现有技术毛细管电泳分离Marker7GT。

图16C示出了使用具有脉冲施加电场的本发明的毛细管电泳系统分离Marker7GT。

图17A示出了使用纯方波(底部迹线)和混合的方波/三角波(顶部迹线)两者分离Marker 7GT。

图17B示出了与用纯方波分析的DNA涂片的电泳图谱相比，使用迭代的混合波序列分析的相同DNA涂片的电泳图谱。

图18A示出了在时间段T1内施加方波，接着在时间段T2内施加三角波的例子。

图18B示出了在时间段T1内施加正弦波，接着在时间段T2内施加方波的例子。

具体实施方式

本发明是一种工作流增强的多重脉冲场毛细管电泳系统。本发明的毛细管电泳系统和装置包括一种具有光源的基于吸光度或荧光的毛细管电泳子系统，一种用于将光从光源传输到含有至少12个毛细管(优选96个毛细管)的多重毛细管阵列的样品窗口的方法，以及一种用于检测从多重阵列的样品窗口发射的光(荧光)或吸收的光(吸光度)的方法。所述子系统还包括一种用于将缓冲液和凝胶泵送通过毛细管的方法以及一种用于施加用于电泳分离的电场的方法。Pang在美国专利申请20070131870和20100140505中描述了本发明的基于荧光的子系统的光学器件，将所述专利申请通过引用以其整体并入本文。Kennedy等人在美国专利号7,534,335和6,833,062中讨论了适用的基于吸光度的系统的光学器件，以及流体处理、储器排放、电场施加以及通过注射泵和6通分配阀进行的流体选择，将所述专利通过引用以其整体并入本文。

参考图1，工作流增强的多重毛细管系统(或单元或仪器)和/或控制台16具有易于装载凝胶的门10、易于装载缓冲液托盘和废物托盘的两个抽屉11。可以打开抽屉12以易于装载96孔PCR板、管带、小瓶或其他样品容器。可以打开顶门13以接近可替换的毛细管阵列、阵列窗口、和毛细管储器。指示灯14用于通知用户活动的用于电泳的高电压的施加。可移动的背部面板15允许接近电子设备，诸如高电压电源、电气通信面板、泵板、压力传感器板和平台驱动器的电子设备。背部面板15还允许接近x-z平台进行维护，所述平台用于将样品托盘从抽屉11和12移动至毛细管阵列。

图2示出了与增强的工作流的控制台16一起使用的多重毛细管系统，其中顶门和侧门是打开的。可替换的毛细管阵列(盒)17保持12个或96个用于多重毛细管电泳的毛细管。LED导光器67将光从位于背部隔室中的LED引擎导引至在阵列窗口支架19与LED导光和窗口支架18之间插入的阵列窗口块22。在此视图中，阵列窗口块22与毛细管阵列17附接用于显示。当毛细管阵列17从系统16中被移出时，阵列窗口块22可以与毛细管阵列17附接(如所示)。当毛细管阵列17被完全安装时，阵列窗口块22是不可见的，因为它被夹在阵列窗口支架19与LED导光和窗口支架18之间。排放阀21与毛细管储器20的顶部连接。与6通分配阀29偶联的注射泵23将流体和电泳凝胶从流体容器24和25递送到毛细管储器20、废物容器26、或毛细管阵列17中的毛细管中。风扇27用于迫使冷空气从背部隔室穿过毛细管阵列17，经过毛细管储器20的外部，向下经过流体容器24、25，并且最后从仪器底部吹出。LED指示灯120用于指示抽屉中存在或不存在托盘。缓冲液托盘28示出于抽屉(11，图1)中。示出了毛细管阵列储器尖端91插入在毛细管储器20中。

运动控制系统的概念和实际实现是已知的。例如，Sabonovic和Ohnishi；“MotionControl”John Wiley and Sons,2011(将其通过引用以其整体并入本文)讨论了用于运动控制的设计和实现的实践方法。然而，它没有示出如在此描绘的增强的CE工作流的控制台16。

图3示出了x-z平台组件48，所述组件用于将样品板或托盘(50，图4)和相关的托盘支架(51，图4)从抽屉(12，图1)输送到毛细管阵列(17，图8)的注射毛细管(72，图8)和注射电极(71，图8)。x-z平台组件48还用于将缓冲液托盘或废物托盘(28，图2)从抽屉(11，图1)定位到毛细管阵列17(图8)的注射毛细管72和注射电极71。x-z平台组件48具有带有定位销32的托盘载架31，所述定位销与托盘支架(51，图4)底部上的孔(57，图5)对齐以防止随后托盘支架51在输送过程中滑动或移动。由金属或塑料制成的保护盖34用于防止凝胶或其他液体溅洒到x-z平台组件48的x方向导轨38和x方向驱动皮带37上。x驱动步进电机35用作用于在x方向上运动的机电驱动器。驱动皮带轮36与步进电机35和x方向驱动皮带37附接，所述驱动皮带驱动平台载架39沿导杆38往复。在皮带37上朝向平台后端使用第二驱动皮带轮(未示出)，这允许所述皮带37在固定到平台载架39上时形成完整的环路。任何由电机引起的皮带37移动都引起平台载架39在导轨38上的x方向移动。用于z方向的步进电机位于41，所述步进电机附接至与在x方向上所示的驱动皮带轮/皮带配置类似的驱动皮带轮/皮带配置。z方向驱动皮带示为43。z位置电机/皮带轮/皮带用于沿导杆40上下移动托盘载架31。顶板33用作用于导杆40的结构支撑件。电气通信带44用于在电动机控制板46与步进电机41和35之间进行通信。x方向膜电位计带49与适当的控制电子设备一起用于确定和控制平台载架39在x方向上的绝对位置。z方向膜电位计带42与适当的控制电子设备一起用于确定托盘载架31在z方向上的绝对位置。线性编码器或旋转编码器(在步进电机35、41上)是位置测量和控制的替代形式。轴承45位于每个导杆40和导轨38上以使托盘载架31和平台载架39两者能够无摩擦地移动。注意，每个轴有两个导杆40或导轨38。电线导引扎带47附接在背部支撑件上，所述背部支撑件还保持用于x-z平台组件48的电气控制板46。

图4示出了抽屉12(叠加在x-z平台组件48的图像上)、托盘支架51、和96孔样品托盘50。托盘支架51被模制为特定地保持96孔板，此处示为50。托盘支架51的替代模制件允许用于不同的样品板，包括384孔板。在托盘支架51底部上的孔(57，图5)与托盘载架(31，图4)的定位销32对齐。托盘支架51中的凹口53与抽屉12上的定位销52对齐以使托盘支架51能够以紧密、可重复的方式配合在样品抽屉12中。

图6示出了电泳系统的右侧视图，所述电泳系统具有底架66、泵电机和控制系统61、泵控制板62、LED灯引擎69、LED灯线67、能够跨越毛细管阵列17的电极施加0.0kV至15kV的高电压电源板65、CCD摄相机64、毛细管阵列盒17、阵列窗口支架19、毛细管储器20、抽屉11、抽屉12、流体线68、废物容器26、凝胶容器25和注射器23。USB电子分配板示为63。

图7示出了电泳单元16的左侧视图，其中示出了x-z平台组件48，所述x-z平台组件使托盘支架51和样品托盘或板50从抽屉12或11移动至毛细管阵列17的底部。平台单元48可以使样品托盘支架51和样品托盘50在z方向上向上移动以将托盘支架/样品托盘从抽屉12(或11)中提升/离开抽屉，在x方向上向后远离样品抽屉12移动，并且然后在z方向上使样品板50向上移动至毛细管阵列17的底部。在动电学或流体动力学注射之后，平台单元48可以使样品托盘支架/样品托盘向下移动回目标抽屉位置(在z方向上向下)，在样品板50的正上方在x方向上向前移动，并且然后在z方向上放下以将样品托盘支架/样品托盘放置在抽屉12上。当样品托盘支架51静置在抽屉12中时，样品托盘支架51和样品托盘50的后边缘对齐，使得它们不直接处在毛细管阵列17的下面。这允许样品平台托盘载架(31，图3)与托盘支架/样品托盘一起沿整个z轴上下移动，而不与抽屉中的其他托盘支架/样品托盘碰撞。在毛细管阵列17底部上的定位销(70，图8)用于将托盘支架51与样品托盘50对齐，使得毛细管和电极尖端(注射毛细管72和注射电极71的尖端)浸入样品板50的每个样品孔中并且不与样品板50的其他区域碰撞。这更详细地在图11中示出，其中示出了样品托盘支架51，其中样品托盘50在毛细管阵列17下面对齐。在托盘支架51上的定位孔56迫使托盘支架51与毛细管阵列定位销70对齐。

图7还示出了高电压电源板65和高电压电源电缆(至毛细管阵列17)75。

图8示出了毛细管阵列盒17，所述阵列盒具有刚性塑料支撑结构77、窗口储存和输送螺钉80、毛细管支撑卡76、高电压电源电缆75、和其上放置电路板74的绝缘支撑结构73。电极71穿过电路板74、穿过绝缘支撑结构73伸出，并且穿过毛细管阵列17的底部伸出。电极材料是不锈钢或钨。电极尺寸(不是本发明的关键方面)是50mm直径乘以29mm长度直径。从盒基底的底部的伸出部分是20.0mm。电极71焊接在电路板74上。高电压电源电缆75也焊接到电路板74的同一电路上，这能够使电极71与高电压电源(65，图6)接触。将毛细管尖端(注射毛细管72的尖端)穿过电路板74和绝缘支撑结构73，并且与电极尖端(注射电极71的尖端)紧密相邻并且平行地对齐。毛细管尖端与电极尖端之间的距离是从0.1mm至4mm。毛细管尖端的末端和电极尖端的末端处在单一平面中(即，毛细管尖端和电极尖端的长度基本相同，其中长度变化不大于约+/-1mm。优选地，毛细管尖端和电极尖端的长度变化小于0.5mm。毛细管72穿过毛细管阵列17的底部、穿过绝缘支撑结构或装载头73、穿过电路板74、穿过毛细管支撑卡76(由刚性塑料支撑结构77支撑)、穿过毛细管窗口支架78(毛细管窗口79在窗口支架78的开口中居中)、并且然后最后穿过毛细管储器尖端91，其中所有毛细管72(在这种情况中为12)穿过单一的孔。对于96毛细管阵列17，毛细管72在毛细管储器尖端91中以12个一组或优选4个一组地穿过。用粘合剂(诸如热或可紫外固化的环氧树脂)将毛细管72在储器尖端91中保持在适当位置。

图12A示出了毛细管储器20，所述毛细管储器20具有储器本体(由20的箭头指示)、毛细管储器尖端91、滑杆130(用于通过在毛细管储器尖端91和滑杆130上的凹口对齐来将毛细管储器尖端91锁定到毛细管储器20中)、排放截止阀21、废物排出管138、废物截止阀132和压力传感器腔133。

图12B示出了毛细管储器20的替代剖视图，所述毛细管20储器具有储器主体、毛细管储器尖端91、滑杆130、排放截止阀21、废物排出管138、废物截止阀132、用于接地的电极(或接地电极)135、压力传感器腔133、压力传感器136、用于附接模拟/数字板的压力传感器电缆137、和流体输入管134(从注射泵23，图2)。

毛细管储器20的储器主体可以由任何固体材料制成，所述固体材料诸如丙烯酸、特氟隆、PETE、铝、聚乙烯、ABS或其他常用金属或塑料。关键标准是所述材料是耐用的并且对所用材料具有化学抗性。优选的材料是丙烯酸或特氟隆。

图13A示出了相对于抽屉11和12的x-z平台单元48。x-z平台直接位于抽屉11和12后面，并且可以使用用于x位置的步进电机(35，图3)使平台载架(39，图13B)在x方向上往复移动。通过首先使平台在x方向上朝向抽屉11和12向前移动而将样品托盘50从抽屉12(或11)中移出。托盘载架(31，图3)使用z方向步进电机41(还参见图3)在z方向上将托盘支架51从抽屉12向上提升并且离开抽屉12。然后，使平台载架39在x方向上远离抽屉11和12向后移动，如图13B所示。然后使平台载架39在z方向上向上移动以使托盘支架51和样品托盘50移动至毛细管阵列17的注射位置(图11)。

泵送用于毛细管电泳的流体的典型策略如下。考虑注射泵23上六通分配阀(29，图2)的以下6个位置。位置1与毛细管储器20(流体输入管134，图12B)的底部连接；位置2通过管与调理流体(用于调理毛细管72壁的流体)瓶连接；位置3与用于分析基因组DNA的“凝胶1”连接；位置4与用于分析片段化DNA的“凝胶2”连接；位置5未使用或任选地用于通过将空气通过排放阀泵送至废物瓶26来清洁排放阀，并且位置6与废物瓶连接。

步骤A：首先通过以下方式将毛细管储器20排空：打开位置1(储器)，用毛细管储器20中的流体填充注射器23，关闭位置1，打开位置6，并且将流体排空到废物(废物容器26)中。重复这个步骤直到毛细管储器20被排空。在此过程中，截止阀21和132保持打开，以能够有效地将毛细管储器20排尽。

步骤B：然后通过以下方式用调理溶液填毛细管充储器20：打开位置2，用调理溶液填充注射器23，关闭位置2，打开位置1，并且用调理溶液填充毛细管储器20。关闭截止阀21，但通向废物(废物容器26)的截止阀132是打开的，从而能够用调理溶液过量填充毛细管储器20。

步骤C：通过关闭排放截止阀21和废物排放阀132两者来填充毛细管72。用毛细管调理溶液填充注射器23。打开位置1，并且在最小100psi下通过毛细管72加压填充流体并持续预定的时间段，所述预定的时间段的范围可以是从1分钟至20分钟。

步骤D：将毛细管储器20通过步骤A排空，并且然后使用除了在6通分配阀29上使用用于凝胶的位置3之外与步骤B相同的过程用凝胶再次填充。

步骤E：使用类似于步骤C的方法将毛细管72用凝胶填充。

步骤A-E之后，毛细管72已准备好进行电泳。

用于使用电泳分析样品的通用策略和方法如下。

将样品放置到96孔板(样品托盘或板50)中以进行分析。用户将样品板50放置到样品抽屉(12，图1)中，并且然后将作业添加到基于计算机的队列中，对应于对抽屉12中特定行或整个样品板50的分析。作为仪器控制系统的计算机对感兴趣的行或整个样品托盘50执行分析。

本发明的关键实施方案是毛细管电泳系统的工作流。抽屉(11，图1)允许将缓冲液托盘和废物托盘28容易地放置到系统16中。抽屉(12，图1)允许将样品托盘容易地放置到系统16中。特别重要的是在系统16执行毛细管电泳时放置或从抽屉(12，图1)中移出样品托盘50的能力。指示灯(120，图1)显示抽屉11、12中是否存在托盘28、50，这让用户知道抽屉11、12是否在适当的位置。用于12毛细管多重系统的典型工作流如下：用户A带着样品托盘1走向机器，并且将其从顶部放置到第三抽屉(抽屉12之一，图1)中。然后，用户“A”向队列中填充三个作业，这对应于对三行样品：样品托盘1的A行、样品托盘1的B行和样品托盘1的C行执行毛细管电泳。然后，用户“A”指示计算机执行队列，并且作为结果，系统开始对样品托盘1的A行执行毛细管电泳并且将继续执行队列中的作业直到不再有作业为止。然后，用户“B”上前并且将样品托盘2从顶部放置到第四抽屉(抽屉12之一，图1)中。然后，用户“B”将8个作业添加到队列中，对应于对8行样品：样品托盘2的A-H行执行毛细管电泳。计算机将继续分析用户“A”的样品直到它们完成为止，并且然后继续分析用户“B”的样品。同时，用户“C”走上前并且将样品托盘3从顶部装载到第五抽屉(抽屉12之一，图1)中。然后，用户“C”将1个作业添加到队列中，对应于分析1行样品：样品托盘3的A行。只要凝胶容器(25，图2)中有足够的凝胶或者如果位于顶部抽屉11(图1)中的缓冲液托盘(28，图2)中有足够的运行缓冲液，则此过程可以无限地继续。尤其的是此工作流的实现，是通过抽屉11和12、样品平台(x-z平台组件48)、和具有使本发明与用于CE工作流的现有技术系统不同的用于加载作业的队列的计算机程序来进行的。

本发明的重要实施方案是一种计算机程序，所述计算机程序使用户能够将样品板50装载到所希望的竖直抽屉(12，图1)中并且指示系统16在系统16运行其他样品时运行所希望的行或整个样品板50。这允许多个用户装载样品和/或样品板50，或单个用户装载多个样品和/或样品板50，而无需首先必须等待其他样品的电泳完成。

图9示出了工作流程和计算机程序的通用流程图。用户将样品托盘50装载到系统16的抽屉(12，图1)中。然后，用户在计算机上选择样品托盘50，并且编辑样品名称和/或托盘名称。用户进一步选择或定义方法(分离时间、用于分离的电场、凝胶选择等)。所选择的样品托盘50以及相关的方法被定义为“作业”，然后将所述作业放置到队列中。作为仪器控制设备的计算机从队列中取得作业，并且针对每项任务控制仪器(系统16)，包括注射泵23的操作、高电压电源65的操作、和运动控制平台(48，图3)。对于每次运行(或作业)，可以存在多种任务，其中每种任务需要直接命令和控制系统16的子单元。与注射泵23的控制相关的任务包括将毛细管储器20排空/用调节流体填充，并且迫使调理流体通过毛细管72，将毛细管储器20排空/用凝胶填充，并且迫使凝胶通过毛细管72。与x-z平台组件48的控制相关的任务可以包括将废物托盘移动至毛细管阵列17的毛细管72和电极71的入口端或从其中移出，将缓冲液托盘28移动至毛细管阵列的入口毛细管和电极或从其中移出，或者将样品托盘移动至毛细管阵列17的毛细管72和电极71的入口端或从其中移出。与高电压电源65的控制相关的任务包括关闭/打开用于毛细管电泳分离的高电压。其他任务与摄像机64(数据采集)和截止阀21和132相关。对于每组样本，程序将完成获得一组电泳图谱所需的所有任务。一旦这些任务完成，程序就从队列中取得另一个作业。如果队列是空的，则所有样品运行均已完成(直到用户启动另一个队列)。

此计算机程序的图形结果在图10中示出，其中示出了队列101中待分析的样品的列表、向队列102中添加行或样品托盘50的选项、以及选择用于分析的托盘编号的选项103。对本发明的软件部分至关重要的是这三个方面：a)选择托盘103(对应于图1中的抽屉11)，b)将样品组添加到队列(102，图10)中，以及c)用于分析的活动样品的队列(101，图10)，它们按顺序执行直到所有作业完成。另一个关键方面是在仪器(系统16)运行其他样品时将样品添加到仪器抽屉(11、12，图1)和队列(101，图10)中的能力。

图14示出了仪器的后视图，所述仪器具有脉冲场高电压(HV)电源141、控制电子设备143、和用于移除电源141产生的热量的冷却风扇142。带有冷却风扇142的脉冲场电压电源141替代图6所示的恒定场电源65。优选的脉冲场电源是Ultravolt^TM20HVA24-BP2、15HVA24-BP2、或10HVA24-BP2。电源141的输出通过控制板143用可变控制电压来控制。非限制性例子是在正10V与负10V之间的可变控制电压范围。正10V和负10V按比例扩展至电源141输出。对于10kV电源141，10V控制电压的施加从电源141提供正10kV，而负10V控制电压的施加从电源141提供负10kV。向此相同的10kV电源141施加正5V电压导致正5kV的输出电压。对于20kV电源141，正10V控制电压的施加从电源141提供正20kV，而正5V的施加导致从电源141产生正10kV电压。与脉冲场电源141的输出相联系的控制电压和相关比例因子可以与上面描述的例子不同，并且不是本发明的关键组分。也作为控制板143的一部分的波形发生器产生复杂波形，所述复杂波形产生脉冲场电源141的可变电压输出。例如，控制电压上的正7V/负4V 10Hz方波产生HV脉冲电源141的正7kV/负4kV 10Hz(脉冲电源)输出。在脉冲HV电源141一端处的输出通过如图8所示的HV电源电缆75与多重毛细管阵列电路板74附接。脉冲HV电源141的返回路径的输出与出口电极(毛细管的储器侧的电极)附接，所述出口电极也接地(或接地电极)135(图12B)。

本发明的实施方案是将脉冲场电源141施加到含有至少两个并且优选12个毛细管72的多重毛细管电泳系统16上，使得多重毛细管阵列17的所有毛细管72都接收大约相同的脉冲电场。另一个实施方案包括将脉冲场电源141施加到含有至少24个毛细管72的毛细管电泳系统16上。使用机载处理器(例如，控制电子设备或控制板143)来生成用于任何所希望的形状(方形、正弦、三角形、锯齿形等)的控制电压的波形。波形的频率可以在从<1Hz至100Hz任何地方变化。优选的频率范围是从1Hz至50Hz。另一个优选的范围是从1Hz至20Hz。尤其优选的范围是从2Hz至10Hz。控制板143还具有电压和电流监测电路系统，使得主动监测施加到毛细管电泳系统16的电压。

图15A示出了仪器(系统16)的俯视图，所述仪器具有温度控制室150，所述温度控制室具有珀尔帖冷却器151和用于移除由所述珀尔帖冷却器151产生的外部热量的风扇152。本发明的示例珀耳帖冷却器151是由Lair Technologies制造的CP14,127-045(部件号66101-500)。

图15B示出了具有温度控制室150的仪器(系统16)的俯视图，其中剖视图示出了毛细管阵列154以及内部加热元件和空气风扇153，当与珀尔帖冷却器151组合时，所述内部加热元件和空气风扇能够精确控制从10℃至25℃的温度。

迭代波形

为了本说明书的目的，术语“施加的波形”等同于“施加的电场”。跨越至少两个毛细管施加变化的脉冲场波形等于跨越至少两个毛细管施加脉冲电场。

为了更好地描述变化的场波形，在本说明书中使用以下术语：

常用的波形是方波、三角波、正弦波和锯齿波、或波形的任何组合或混合。

阳极：相对于阴极带正电的电极。阳极可以处于接地电压，但是相对于阴极为正。

阴极：相对于阳极带负电的电极。阴极可以任选地处于接地电压，但是相对于阳极为负。

上限脉冲电压：在施加的电压的单一周期内，交变电压或变化电压的最高施加电压。

下限脉冲电压：在施加的电压的单一周期内，交变电压或变化电压的最低施加电压。

简单的单一波形是以固定的频率和电压或任选地变化的频率和电压施加的单一波形形状。例如，简单波形可以由在60分钟的时间段内频率从50Hz至10Hz变化的纯正弦波组成。简单波形也可以具有不对称的施加电压。例子是施加的电压为正3kV至负7kV的方波。简单波形也可以具有随时间的变化电压。例如，正弦波可以具有可在时间段T内从正10kV线性斜变至负3kV的上限脉冲电压，而下限脉冲电压可以在相同的时间段内从负5kV线性斜变至负1kV。因此，所施加的正弦波的振幅随时间变化。简单波形也可以具有在时间上与反向脉冲相同的正向脉冲。例如，具有1秒正5kV正向脉冲和1秒负6kV反向脉冲的方波。简单波形也可以具有在时间上与反向脉冲不同的正向脉冲。例如，具有2秒正5kV正向脉冲和1秒负6kV反向脉冲的方波。简单的单一波形也可以是在彼此之上叠加的两个波形的组合，从而产生独特的形状波形。

简单波形的上限脉冲电压的持续时间可以比下限脉冲电压的持续时间更长或更短。脉冲的一侧的长度相对于脉冲周期总时间的比率，以百分比表示，通常被称为或表示为脉冲的“占空比”。例如，50％占空比将定义上限脉冲电压时间(T1)等于下限脉冲电压时间(T2)。正脉冲的相对占空比为(T1*100/(T1+T2))。对于T1＝T2，占空比为50％。对于T1为T2时间的1/3，占空比为(1*100/(1+3))＝25％。在电泳中通过施加长于下限脉冲电压的上限脉冲电压(或反之亦然)来实现定向流动。例如，对于66％的占空比，施加到电泳柱的正/负5kV 1Hz方波可以在正5kV时具有0.66秒并且在负5kV时具有0.33秒。

本发明的一个方面是复杂波形的施加，其被定义为在分析运行的持续时间内迭代的简单波形序列的施加。

用于使用多重脉冲场平行毛细管电泳获得复杂DNA涂片的高质量分离的优选方法是随时间以重复的迭代顺序地施加不同的可变电压波形样式或简单波形。例如，优选的分离方法是施加方波持续一定时间段，接着施加三角波持续一定时间段，并且然后以若干次迭代重复所述方波和三角波序列。这在图18A中示出，其中在时间段T1内施加方波，接着在时间段T2内施加三角波。在图18A所示的情况下，所施加的方波的频率从慢到快变化，而三角波的频率恒定。图18B示出了在时间段T1内施加的正弦波(固定频率)，接着是在时间段T2内施加的频率变化的方波。T1+T2序列迭代“I”次以获得I(T1+T2)分钟的总运行时间。另一个例子是在一定时间段内施加方波，接着在一定时间段内施加恒定电压，并且然后以若干次迭代将所述方波和恒定电压序列迭代。本发明的另一个优选方面是在电泳分离的时间段内施加至少三种不同的波形。例如，施加三角波，接着施加方波，接着施加正弦波，其中这三个波形的序列迭代多次。本发明的另一个优选方面是迭代两种不同的波形，接着迭代第三波形。例如，施加三角波，接着施加方波，将其序列迭代若干次，接着在固定的时间段内施加方波。另一个例子是以顺序的分段在第一时间段内施加方波，在第二时间段内施加恒定电压并且在第三时间段内施加三角波，并且将序列迭代若干次直到电泳运行完成。

用于获得高质量分离的另一种优选方法是随时间施加不同的波形样式，并且对电泳分离施加变化的频率或变化的电压斜变或两者的组合。

另一种优选的方法是对于频率斜变使用较短的时间段。例如，在30秒的时间段内以15Hz下降至0.5Hz的频率斜变从正250V/cm至负100V/cm变化的方波，接着是在30秒的时间段内以10Hz至5Hz的频率斜变从正250V/cm至负100V/cm变化的三角波，其中方波/三角波序列在90分钟的总运行时间内迭代90次。

每种施加的波形的时间范围从0.5秒一直至20分钟变化。优选的范围是从15秒至10分钟。甚至更优选的时间框架是从10秒至120秒。

每种施加的波形的频率范围从100Hz至0.5Hz变化。优选的频率范围是从30Hz至0.5Hz。另一个优选的范围是从20Hz至2Hz。优选的是在每种施加的波形的时间段内使频率斜变。例如，如果施加方波1分钟，则在相同的1分钟时间框架内，频率从2Hz至15Hz或从15Hz至2Hz斜变。脉冲场HV电源的输出与穿过电路板74的入口电极(毛细管阵列的样品或缓冲液托盘一侧的电极组)连接，如图8所示，而出口电极(在毛细管的储器一侧的电极)接地(135，图12B)，这也是脉冲场HV电源的返回路径。

用于执行本发明的多重毛细管电泳的优选方法是将至少两个毛细管72用含有筛分基质的导电介质填充，通过动电学注射或流体动力学注射将样品引入所述毛细管72中(即，通过将样品真空注射或压力注射到所述毛细管72中)，通过脉冲场电源跨越所述毛细管72施加本发明的变化电压以引起样品的分离，并且然后通过荧光或吸收检测来检测通过毛细管窗口支架78的窗口79时的样品。

跨越至少两个毛细管施加变化的电场的一种优选方法包括：在第一时间段内跨越所述毛细管以第一频率施加第一脉冲场波形；在第二时间段内跨越所述毛细管以第二频率施加至少不同形状的第二脉冲场波形；之后重复所述第一脉冲场波形和至少第二脉冲场波形至少两次。其中所述第一频率在所述第一时间段内随时间变化，并且所述第二频率在所述第二时间段内随时间变化。

实施例1：

此实施例使用脉冲场毛细管电泳凝胶“930凝胶”(可从Advanced AnalyticalTechnology获得)。使用本说明书中描述的毛细管电泳系统将“930凝胶”筛分基质泵送到有效长度为22cm并且总长度为40cm(50um I.D.)的多个(十二个)毛细管中。使用由尺寸为10.06kB、17.7kB、21.2kB、23.45kB、41.77kB、50.31kB和165.65kB的DNA片段构成的7GT DNA尺寸筛分阶梯(可从Wako Chemical Company获得)(图16A)来评价在毛细管电泳系统上的分离效率。制备在1X TE缓冲液中的150pg/μL 7GT阶梯的样品作为用于分析的样品。在样品注射前将凝胶填充的毛细管用通过施加2.0kV电压持续1秒而预运行的电泳处理。使用持续5秒的5kV的动电学注射，将7GT阶梯样品注射到毛细管电泳系统(本发明)中。在此之后立即使用7.2kV恒定施加电压运行电泳持续3600秒，其中所得电泳图谱在图16B中示出。对于现有技术恒定场毛细管电泳系统，这代表最佳情况的分离。然后使用本发明的毛细管电泳系统再次分析相同的样品(相同的注射，相同的浓度)，但是使用正1.8kV/负7.2kV的脉冲场施加电压和5Hz方波。图16C示出了12毛细管系统的所得电泳图谱组。对于所有分析(恒定场和脉冲场两者)的周围温度均为大约23℃。相对于使用现有技术恒定场进行的示出单一合并峰的分离(图15)，用脉冲场进行的分离(图16C)示出了好得多的基线分辨电泳图谱，其中所有7个阶梯元素清晰可见。对于此实施例，在相同的施加的恒定或脉冲场的情况下同时运行12个毛细管。

实施例2：

此实施例使用脉冲场毛细管电泳凝胶“FP 5001大DNA分离凝胶”(可从AdvancedAnalytical Technology获得)。将“FP 5001大DNA分离凝胶”筛分基质泵送到有效长度为22cm并且总长度为40cm(50um I.D.)的多个(十二个)毛细管中，其中使用本说明书中描述的毛细管电泳系统。使用由尺寸为10.06kB、17.7kB、21.2kB、23.45kB、41.77kB、50.31kB和165.65kB的DNA片段构成的7GT DNA尺寸筛分阶梯(可从Wako Chemical Company获得)(图16A)来评价在毛细管电泳系统上的分离效率。通过在0.25X Tris-EDTA缓冲液中稀释来制备在1X TE缓冲液中的150pg/μL 7GT阶梯的样品作为用于分析的样品。在样品注射前将凝胶填充的毛细管用通过施加2.0kV电压持续1秒而预运行的电泳处理。使用持续5秒的负5kV的动电学注射，将7GT阶梯样品注射到毛细管电泳系统(本发明)中。在此之后立即使用两种不同条件运行电泳。图17A(顶部迹线-1704)是使用施加的电压获得的，所述施加的电压由在30秒的时间段内线性变化的频率为2至7Hz的三角波(正2.0kV至负7.2kV)、接着是在30秒的时间段内线性变化的频率为2到7Hz的方波(正2.0kV至负7.2kV)组成。所述三角波(30秒)接着方波(30秒)迭代了100次，总运行时间为100min。图17A(底部迹线1705)是使用施加的电压获得的，所述施加的电压由在30秒的时间段内线性变化的频率为2至7Hz的方波(正2.0kV至负7.2kV)组成。所述方波(30秒)迭代了200次，总运行时间为100min。对于7GT阶梯迹线，顶部迹线和底部迹线两者的片段分离相似，表明如与没有迭代的纯方波方法(图17A，下部迹线)相比，迭代的三角波形/方波形的施加(图17A，顶部迹线)基本上不影响7GT片段的分离。

将这些相同组的波形应用于DNA涂片的分离。将gDNA样品(样品A)在0.25Tris-EDTA缓冲液中稀释至150pg/μL。在样品注射前将凝胶填充的毛细管用通过施加2.0kV电压持续1秒而预运行的电泳处理。使用持续5秒的负5kV的动电学注射，将样品A注射到毛细管电泳系统(本发明)中。在此之后立即使用两种不同条件运行电泳。图17B(迹线1701)是使用施加的电压获得的，所述施加的电压由在30秒的时间段内线性变化的频率为2至7Hz的三角波(正2.0kV至负7.2kV)、接着是在30秒的时间段内线性变化的频率为2至7Hz的方波(正2.0kV至负7.2kV)组成。所述三角波(30秒)接着方波(30秒)迭代了100次，总运行时间为100min。图17B(迹线1702)是使用施加的电压获得的，所述施加的电压由在30秒的时间段内线性变化的频率为2至7Hz的方波(正2.0kV至负7.2kV)组成。所述方波(30秒)迭代了200次，总运行时间为100min。注意，迹线1701具有比迹线1702的平均涂片尺寸53,478bp高得多的平均涂片尺寸73,692bp。此外，使用三角形/正方形迭代的混合获得的迹线1701(图17B)未示出异常的系统峰1703(图17B)。如通过正常的脉冲场平板凝胶电泳确定的，样品A的实际尺寸是大致70kpb，这与用本发明的脉冲场毛细管系统获得的结果相匹配。

如从上面的描述可以看出，与现有技术恒定场多重毛细管电泳系统相比，本发明的脉冲场多重毛细管电泳系统允许对尺寸高达>150kB的片段进行多重增强分离。

Claims (22)

1.一种用于多重毛细管电泳的方法，所述方法包括：

通过以下方式施加重复的波形序列：

在第一时间段内跨越至少两个毛细管中的每个以第一频率施加第一脉冲场波形，所述至少两个毛细管中的每个包含样品；

在所述第一时间段立即随后的第二时间段内跨越所述至少两个毛细管中的每个以第二频率施加至少不同形状的第二脉冲场波形；和

重复所述第一脉冲场波形和所述至少第二脉冲场波形的所述施加至少两次；和

通过荧光或吸收检测来检测通过所述至少两个毛细管的窗口支架的窗口时的样品。

2.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一频率在所述第一时间段内随时间变化，并且所述第二频率在所述第二时间段内随时间变化。

3.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一脉冲场波形和所述第二脉冲场波形选自方波形、三角波形、正弦波形和锯齿波形。

4.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一时间段和所述第二时间段各自小于10分钟。

5.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一时间段和所述第二时间段各自小于5分钟。

6.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一时间段和所述第二时间段各自小于1分钟。

7.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一频率和所述第二频率在以下范围内变化：0.5 Hz至100 Hz。

8.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一频率和所述第二频率在以下范围内变化：0.5 Hz至30 Hz。

9.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一频率和所述第二频率在以下范围内变化：0.5 Hz至15 Hz。

10.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一频率和所述第二频率在以下范围内变化：2 Hz至20 Hz。

11.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一频率和所述第二频率在以下范围内变化：2 Hz至15 Hz。

12.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一脉冲场波形和所述第二脉冲场波形可有效地在毛细管阵列中电泳分离片段大小大于150,000个碱基对(bp)的样品的核酸。

13.根据权利要求1所述的方法，其包括选自以下的特征：

跨越12个含样品的毛细管中的每个施加所述第一脉冲场波形和所述第二脉冲场波形，其中检测所述12个毛细管中的每个中的样品；和

跨越24个含样品的毛细管中的每个施加所述第一脉冲场波形和所述第二脉冲场波形，其中检测所述24个毛细管中的每个中的样品。

14.一种用于多重毛细管电泳的方法，其包括：

通过以下方式施加重复的波形序列： 在第一时间段内跨越至少两个毛细管中的每个以第一频率施加第一脉冲场波形，所述至少两个毛细管中的每个包含样品；

在所述第一时间段立即随后的第二时间段内跨越至少两个毛细管中的每个以第二频率施加不同形状的第二脉冲场波形；

在第三时间段内跨越所述至少两个毛细管中的每个以第三频率施加至少第三脉冲场波形，所述第三脉冲场波形具有与所述第一脉冲场波形或所述第二脉冲场波形中的至少一个不同的形状；和

重复所述第一脉冲场波形、所述第二脉冲场波形和所述至少第三脉冲场波形的所述施加至少两次，和

通过荧光或吸收检测来检测通过所述至少两个毛细管的窗口支架的窗口时的样品。

15.根据权利要求14所述的方法，其中所述第一频率在所述第一时间段内随时间变化，所述第二频率在所述第二时间段内随时间变化，并且所述第三频率在所述第三时间段内随时间变化。

16.多重毛细管电泳系统，其用于多重脉冲场电泳，所述多重毛细管电泳系统包含：

控制台，其配置为容纳包含至少两个毛细管的可更换毛细管阵列；

脉冲场交变电源，其布置在控制台中并配置为通过以下方式施加重复的波形序列：

在第一时间段内跨越至少两个毛细管中的每个以第一频率施加第一脉冲场波形；

在所述第一时间段立即随后的第二时间段内跨越所述至少两个毛细管中的每个以第二频率施加至少不同形状的第二脉冲场波形；和

重复所述第一脉冲场波形和所述至少第二脉冲场波形的所述施加至少两次；和

检测器，其配置为通过荧光或吸收检测来检测通过所述至少两个毛细管的窗口支架的窗口时的样品。

17.根据权利要求16所述的多重毛细管电泳系统，其中所述控制台包含在其内接收所述毛细管阵列的注射位置，并且所述控制台配置为在所述注射位置处接收样品板，所述样品板被配置为容纳样品，其中：

所述控制台配置为在所述注射位置处将样品注射入所述毛细管阵列；和

在注射所述样品后，所述脉冲场交变电源配置为施加所述第一脉冲场波形和所述第二脉冲场波形以实现所述样品的电泳分离。

18.根据权利要求17所述的多重毛细管电泳系统，其中，在所述注射位置处，在施加所述第一脉冲场波形和所述第二脉冲场波形之前，所述脉冲场交变电源配置为施加电场以有效注射所述样品至所述毛细管阵列中。

19.根据权利要求17所述的多重毛细管电泳系统，其中所述控制台配置为流体动力学注射所述样品。

20.根据权利要求16所述的多重毛细管电泳系统，其包括：

至少两个抽屉，其布置在所述控制台中并配置为分别包含至少缓冲液板和样品板；和

运动控制平台，其布置在所述控制台中并配置成将所述样品板或所述缓冲液板中的至少一个从所述至少两个抽屉中的至少一个移至所述多重毛细管电泳系统的注射位置。

21.根据权利要求16所述的多重毛细管电泳系统，其中所述脉冲场交变电源配置为在第三时间段内以第三频率施加至少第三脉冲场波形。

22.根据权利要求16所述的多重毛细管电泳系统，其包括波形发生器，其配置为生成所述第一脉冲场波形和所述第二脉冲场波形。

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