CN111007134B - 生物电泳装置、设备及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种生物电泳装置、设备及控制方法。该装置包括：第一基底和第二基底；填充层，用于填充电泳缓冲液，填充层设置于第一基底与第二基底之间；支持层，与填充层相接触，且位于填充层朝向第一基底的一侧，支持层用于承载从电泳缓冲液中的样品分离的物质；多个相互平行的电泳驱动电极，设置于第一位置或者第二位置；其中，第一位置位于第一基底与支持层之间，第二位置位于第二基底与填充层之间。采用该装置，利用多个相互平行的电泳驱动电极，能够向电泳缓冲液输入呈梯度变化的电压，以使电泳缓冲液中的待分离物质水平移动，从而电泳缓冲液中的待分离物质因电荷量、分子量和/或形状等差异，移动速度存在差异，达到物质分离的目的。

Description

生物电泳装置、设备及控制方法

技术领域

本发明涉及生物分离技术领域，尤其是指一种生物电泳装置、设备及控制方法。

背景技术

生物电泳技术主要应用于蛋白质、核酸、同工酶、氨基酸和多肽等生物分子的分离，还可以应用于物质纯度分离、分子量测定等。其基本原理为：蛋白质和核酸会根据pH值不同带有不同电荷，在电场中受力大小不同，因此移动的速度不同，其中泳动速度与分子所带净电荷、分子量、分子形状有关，进而达到物质分离的目的。

通常的电泳方式按支持物分类，包括：滤纸电泳、薄层电泳、凝胶电泳、固体粉末电泳和缘线电泳等；按电泳方法分类，包括：显微电泳、自有界面电泳和区带电泳等。电泳实验中，需要在实验室环境中完成大量操作，包括电泳玻璃板清洗、支持物制备(如凝胶)和染色等。

常规技术的生物电泳技术，在所施加电压的控制下，使带有不同电荷的物质移动速度不同进而分离的方式，对所施加电压的控制很难掌握，从而导致电泳时间过长，实验节点很难准确把控的问题。此外，在进行不同净电荷、分子量和/或分子形状的物质分离之后，需要进一步执行染色和/或紫外光牌照灯实验步骤，以能够标定出所分离物质，然而标定分离物质的该过程，相较于电泳实验的分离过程，由于属于分别执行的两个过程，存在样品易被污染的问题，造成生物电泳技术执行结果的失败或不准确。

发明内容

本发明技术方案的目的是提供一种生物电泳装置、设备及控制方法，用于解决现有技术的电泳过程中，所施加电压很难控制的问题。

本发明其中一实施例提供一种生物电泳装置，其中，包括：

第一基底；

与所述第一基底相对设置的第二基底；

填充层，用于填充电泳缓冲液，所述填充层设置于所述第一基底与所述第二基底之间；

支持层，与所述填充层相接触，且位于所述填充层朝向所述第一基底的一侧，所述支持层用于承载从所述电泳缓冲液中的样品分离的物质；

多个相互平行的电泳驱动电极，设置于第一位置或者第二位置；

其中，所述第一位置位于所述第一基底与所述支持层之间，所述第二位置位于所述第二基底与所述填充层之间。

可选地，所述的生物电泳装置，其中，所述生物电泳装置还包括：

多个感应电极，设置于所述第一位置和/或所述第二位置。

可选地，所述的生物电泳装置，其中，多个感应电极包括：

多个感应扫描电极，设置于所述第一位置或者所述第二位置；多个所述感应扫描电极同层，且每一所述感应扫描电极均沿第一方向设置；

多个感应驱动电极，设置于所述第一位置或者所述第二位置；多个所述感应驱动电极同层，且每一所述感应驱动电极均沿第二方向设置，所述第一方向垂直于所述第二方向。

可选地，所述的生物电泳装置，其中，所述电泳驱动电极设置于所述第一位置和所述第二位置中的其中之一位置；

所述感应扫描电极和所述感应驱动电极设置于所述第一位置和所述第二位置中的其中另一个位置，且多个所述感应扫描电极与多个所述感应驱动电极位于不同层且互相绝缘。

可选地，所述的生物电泳装置，其中，所述感应扫描电极设置于所述第一位置和所述第二位置中的其中之一位置；

所述感应驱动电极设置于所述第一位置和所述第二位置中的其中另一个位置；

所述电泳驱动电极与所述感应扫描电极和所述感应驱动电极的其中之一同层且互相绝缘，且所述电泳驱动电极与相同层的所述感应扫描电极或所述感应驱动电极平行。

可选地，所述的生物电泳装置，其中，多个所述电泳驱动电极与同层的多个所述感应扫描电极或多个所述感应驱动电极依次间隔设置。

可选地，所述的生物电泳装置，其中，每一所述电泳驱动电极、每一所述感应扫描电极和每一所述感应驱动电极分别为以下的其中之一结构：

任一位置的横截面形状均为预设图形的长条形；

包括多个依次连接的电极块。

可选地，所述的生物电泳装置，其中，所述支持层朝向所述填充层的端面上设有开口；其中，所述电泳缓冲液的样品中分离的物质能够通过所述开口进入所述支持层。

可选地，所述的生物电泳装置，其中，所述填充层上靠近第一侧边和/或与所述第一侧边相对的第二侧边的位置，设置有所述开口；其中，所述第一侧边至所述第二侧边的方向垂直于所述电泳驱动电极的长度延伸方向。

可选地，所述的生物电泳装置，其中，所述支持层包括滤纸、粉末、绝缘线和凝胶的至少之一。

本发明实施例还提供一种用于如上任一项所述生物电泳装置的控制方法，其中，所述方法包括：

向每一所述电泳驱动电极分别输入电压；

其中，一个电泳驱动电极或者一个电泳驱动电极与相邻的至少一个电泳驱动电极形成为一个电压输入组；

沿多个所述电泳驱动电极的排列方向，每一电压输入组的所述电泳驱动电极所输入的电压值相同，多个所述电压输入组的所述电泳驱动电极所输入的电压值依次递减。

可选地，所述的控制方法，其中，在所述生物电泳装置还包括多个感应电极时，所述方法还包括：

根据所述感应电极上的电压，获得从所述电泳缓冲液中的样品分离的物质在所述支持层上的电信号分布图。

可选地，所述的控制方法，其中，在多个所述感应电极包括多个感应扫描电极和多个感应驱动电极时，根据所述感应电极上的电压，获得从所述电泳缓冲液中的样品分离的物质在所述支持层上的电信号分布图，包括：

向每一所述感应驱动电极均输入预设电压；

依据预设频率依次向每一所述感应扫描电极上输入触发信号，并获取输入触发信号的所述感应扫描电极上的电压；

根据每一所述感应扫描电极上的电压，获得从所述电泳缓冲液中的样品分离的物质在所述支持层上的电信号分布图。

可选地，所述的控制方法，其中，所述方法还包括：

根据所述电信号分布图，获得所述支持层上所沉积的物质。

可选地，所述的控制方法，其中，所述方法还包括：

根据所述电信号分布图，调整多个所述电压输入组的所述电泳驱动电极所输入的电压值。

本发明实施例还提供一种控制装置，应用于如上任一项所述的生物电泳装置，其中，所述控制装置包括：

第一电压输入电路，用于向每一所述电泳驱动电极分别输入电压；

其中，一个电泳驱动电极或者一个电泳驱动电极与相邻的至少一个电泳驱动电极形成为一个电压输入组；

沿多个所述电泳驱动电极的排列方向，每一电压输入组的所述电泳驱动电极所输入的电压值相同，多个所述电压输入组的所述电泳驱动电极所输入的电压值依次递减。

本发明其中一实施例还提供一种生物电泳设备，其中，包括如上任一项所述的生物电泳装置和如上所述的控制装置。

本发明具体实施例上述技术方案中的至少一个具有以下有益效果：

本发明实施例所述生物电泳装置，利用多个相互平行的电泳驱动电极，能够向电泳缓冲液输入呈梯度变化的电压，以使电泳缓冲液中的待分离物质水平移动，从而电泳缓冲液中的待分离物质因电荷量、分子量和/或形状等差异，移动速度存在差异，达到物质分离的目的。采用该生物电泳装置进行物质分离，相较于现有技术，实现呈梯度变化的电极压差简单、方便，易于实现。

附图说明

图1为本发明实施例其中一实施方式所述生物电泳装置的剖面结构示意图；

图2为本发明实施例另一实施方式所述生物电泳装置的剖面结构示意图；

图3为本发明实施例中，电泳驱动电极、感应扫描电极与感应驱动电极的其中一实施结构示意图；

图4为本发明实施例中，电泳驱动电极、感应扫描电极与感应驱动电极的另一实施结构示意图；

图5为表示图4所示实施结构中，感应扫描电极与感应驱动电极之间结构关系的示意图；

图6为本发明实施例另一实施方式所述生物电泳装置的剖面结构示意图；

图7为图6所示实施方式中，感应电极的平面结构示意图；

图8为本发明实施例所述控制方法的流程示意图；

图9为说明电泳驱动电极所输入电压形式的示意图；

图10为本发明实施例所述控制装置的结构示意图；

图11为本发明实施例所述生物电泳设备的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。

为解决现有技术的电泳过程中，所施加电压很难控制的问题，本发明实施例提供一种生物电泳装置，利用多个相互平行的电泳驱动电极，能够向电泳缓冲液输入呈梯度变化的电压，以使电泳缓冲液中样品的待分离物质水平移动，从而电泳缓冲液中的待分离物质因电荷量、分子量和/或形状等差异，移动速度存在差异，达到物质分离的目的。采用该生物电泳装置进行物质分离，相较于现有技术，实现呈梯度变化的电极压差简单、方便，易于实现。

具体地，如图1所示，本发明其中一实施例所述生物电泳装置的剖面结构示意图。该实施例中，所述生物电泳装置包括：

第一基底100；

与第一基底100相对设置的第二基底200；

填充层300，用于填充电泳缓冲液，该填充层300设置于第一基底100与所述第二基底200之间；

支持层400，与填充层300相接触，且位于填充层300朝向第一基底100的一侧，支持层400用于承载从电泳缓冲液的样品中分离的物质；

多个相互平行的电泳驱动电极500，设置于第一位置或者第二位置；

其中，第一位置位于第一基底100与所述支持层400之间，第二位置位于第二基底200与填充层300之间。

采用上述实施结构的生物电泳装置，利用相互平行的多个电泳驱动电极500能够向填充层300内的电泳缓冲液输入呈梯度变化的电压，使沿多个电泳驱动电极500的排列方向，电泳驱动电极500上的电压呈梯度递减，在呈梯度递减的电极压差的作用下，电泳缓冲液中样品的待分离物质能够沿水平方向移动，由于待分离物质的分子净电荷、分子量和分子形状的不同，移动速度存在差异，在经过一段时间电场作用下，在移动路径的不同位置处形成分离的区带，从而达到物质分离的目的。

本发明实施例中，支持层400用于承载从电泳缓冲液的样品中分离的物质，可选地，该支持层400包括滤纸、粉末、绝缘线和凝胶的至少之一。

举例说明，形成为支持层400的粉末可以为纤维素粉、淀粉或玻璃粉等；形成为支持层400的凝胶可以为琼脂、琼脂糖、硅胶、淀粉胶或聚丙烯酰胺凝胶等；形成为支持层400的绝缘线可以为尼龙丝或人造丝等。

上述所列举的几种结构的支持层400仅为举例说明，具体并不以此为限。

本发明实施例中，填充层内的电泳缓冲液为待分离物质在进行分子电泳时所使用的缓冲溶液，用以稳定体系酸碱度。其中，通常所使用的电泳缓冲液包括：TAE、TBE、TPE和MOPS等。

本发明实施例中，在第一基底100与第二基底200之间，围绕填充层300的四周设置有挡体，用于围绕填充层300形成封闭槽，使填充层300设置于该封闭槽内，确保填充层300内的电泳缓冲液不外流，以维持电泳缓冲液的电泳环境的PH值及电泳效率。

进一步，为使电泳缓冲液内的待分离物质能够从电泳缓冲液中分离出来，并沉积在支持层400上，本发明实施例中，支持层400与填充层300相连接，且填充层300内的电泳缓冲液能够充分浸泡支持层400。基于此，该支持层400也应该位于围绕填充层300所形成的封闭槽内。

为保证填充层300上电泳缓冲液的样品分离的物质能够进入支持层400，本发明实施例中，支持层400朝向填充层300的端面上设置有开口，电泳缓冲液的样品中分离的物质能够通过开口进入支持层400。

本发明实施例所述生物电泳装置，可选地，还包括：

多个感应电极，设置于第一基底100与支持层400之间(第一位置)，和/或设置于第二基底200与填充层300之间(第二位置)。

通过设置感应电极，根据感应电极上的电压，能够获得从电泳缓冲液的样品中分离的物质在支持层400上的电信号分布图。

具体地，其中一实施方式中，感应电极包括多个电极块，在第一基底100与支持层400之间，或者在第二基底200与填充层300之间，呈阵列分布，当向电极块上输入预设频率信号时，利用自容感应原理，监测电极块上的电压变化，能够获得不同位置电极块的电压波动量，利用每一位置的电极块的电压波动幅值即能够判断在支持层400从电泳缓冲液的样品中分离的物质的带电量和位置信息等，从而获得电信号分布图。

另一实施方式中，多个感应电极包括：在空间上呈交叉设置状态的多个感应扫描电极和多个感应驱动电极，利用互容感应原理，通过向感应驱动电极上输入预设电压信号，依据预设频率依次向每一感应扫描电极上输入电压信号，感应扫描电极与感应驱动电极之间存在电容，从电泳缓冲液的样品中分离的物质的带电量会导致电波动，检测感应扫描电极上所输入电压信号的波动量，并利用感应扫描电极与感应驱动电极之间的相对位置，即能够判断在支持层400从电泳缓冲液的样品中分离的物质的带电量和位置信息等，从而获得电信号分布图。

基于上述互容感应原理，本发明实施例所述生物电泳装置，其中一实施方式，可选地，如图1所示，还包括：

多个感应扫描电极600，设置于第一基底100与支持层400之间(第一位置)，或者设置于第二基底200与填充层300之间(第二位置)；多个感应扫描电极600同层，且每一感应扫描电极600均沿第一方向设置；

多个感应驱动电极700，设置于第一基底100与支持层400之间(第一位置)，或者设置于第二基底200与填充层300之间(第二位置)；多个感应驱动电极700同层，且每一感应驱动电极700均沿第二方向设置，第一方向垂直于第二方向。

本发明实施例所述生物电泳装置，利用不同分子电荷或分子量在支持层400上沉积至不同区带时，所聚集区带会使得所处位置的电极之间的寄存电容发生变化产生电信号的原理，通过设置空间上相互交叉的感应扫描电极600和感应驱动电极700，以能够感应支持层400上不同区带电容变化的电信号，在此基础上，通过依次向每一感应扫描电极700上输入触发信号，获取每一感应扫描电极700上的电压，能够读取支持层400上不同位置电容发生变化的电信号，以能够形成电泳缓冲液的样品中分离的物质在支持层400上的电信号分布图，从而能够确定出由电泳缓冲液中分离出的物质的分子量和/或物质含量等。本发明实施例所述生物电泳装置中，对电泳驱动电极500、感应扫描电极600与感应驱动电极700之间的相互位置不作限定，只需要保证电泳驱动电极500、感应扫描电极600与感应驱动电极700均设置于填充层300与支持层400相组合结构的两侧，通过多个电泳驱动电极500上输入呈梯度变化的电压，能够驱动电泳缓冲液内待分离物质沿水平方向移动，通过感应扫描电极600与感应驱动电极700能够读取支持层400上不同位置电容发生变化的电信号即可。

可选地，本发明实施例中，其中一实施方式，电泳驱动电极500设置于第一基底100与支持层400之间，以及第二基底200与填充层300之间的其中之一位置(也即，设置于第一位置和第二位置中的其中之一位置)；

感应扫描电极600和感应驱动电极700设置于第一基底100与支持层400之间，以及第二基底200与填充层300之间的其中另一个位置(也即，设置于所述第一位置和所述第二位置中的其中另一个位置)，且多个感应扫描电极600与多个感应驱动电极700位于不同层且互相绝缘。

该实施方式中，电泳驱动电极500与感应扫描电极600、感应驱动电极700分设于填充层300与支持层400相组合结构的两侧。其中，在图1所示实施方式中，以电泳驱动电极500设置于靠近填充层300的一侧，感应扫描电极600与感应驱动电极700设置于靠近支持层400的一侧为例进行了说明。当然，电泳驱动电极500与感应扫描电极600、感应驱动电极700相较于填充层300与支持层400相组合结构的位置也可以互换。

本发明另一实施方式，如图2所示，感应扫描电极600设置于第一基底100与支持层400之间，以及第二基底200与填充层300之间的其中之一位置(也即，设置于第一位置和第二位置中的其中之一位置)；

感应驱动电极500设置于第一基底100与支持层400之间，以及第二基底200与填充层300之间的其中另一个位置(也即，设置于第一位置和第二位置中的其中另一个位置)；

电泳驱动电极500与感应扫描电极600和感应驱动电极700的其中之一同层且互相绝缘，且电泳驱动电极500与相同层的感应扫描电极600或感应驱动电极700平行。

该实施方式中，感应扫描电极600、感应驱动电极700分设于填充层300与支持层400相组合结构的两侧，电泳驱动电极500与感应扫描电极600和感应驱动电极700的其中之一位于同侧。其中，在图2所示实施方式中，以电泳驱动电极500与感应扫描电极600位于同侧为例进行了说明，当然，电泳驱动电极500也可以设置于感应驱动电极700的一侧。

需要说明的是，本发明实施例中，为保证电泳驱动电极500与位于同层的感应扫描电极600或感应驱动电极700之间的电压不会相互影响，电泳驱动电极500与相同层的感应扫描电极600或感应驱动电极700平行，且为了进一步保证电压施加的均匀性和检测结果的准确性，多个电泳驱动电极500与同层的多个感应扫描电极600或多个感应驱动电极700依次间隔设置，可选地，间隔距离均相等。

本发明实施例所述生物电泳装置中，当电泳驱动电极500与感应驱动电极700位于不同层，且分设于填充层300的两侧时，支持层400可以设置于填充层300的靠近电泳驱动电极500的一侧，也可以设置于填充层300的靠近感应驱动电极700的一侧，具体不作限定。当支持层400设置于靠近电泳驱动电极500的一侧时，能够达到提高电泳缓冲液中物质分离的效果；当设置于靠近感应驱动电极700的一侧时，能够达到提高区带感应灵敏度的效果。

本发明实施例中，上述实施方式的生物电泳装置，每一电泳驱动电极500、每一感应扫描电极600和每一感应驱动电极700分别为以下的其中之一结构，如图3和图4所示：

任一位置的横截面形状均为预设图形的长条形；

包括多个依次连接的电极块。

可选地，所述预设图形可以为三角形、四边形、六边形及不规则形状的其中之一。

其中一实施方式，如图3所示，电泳驱动电极500、感应扫描电极600和感应驱动电极700分别为长条形。此外，可选地，电泳驱动电极500与感应扫描电极600或感应驱动电极700的其中之一相平行，电泳驱动电极500与感应扫描电极600或感应驱动电极700中的其中之一相垂直。也即，上述的第一方向垂直于第二方向。

以图2所示实施结构为例，结合图3，其中一实施方式，电泳驱动电极500与感应扫描电极600分别形成为长条形，位于同层且相互平行；感应驱动电极700也形成为长条形，与感应扫描电极600位于不同层，且每一感应驱动电极700在感应扫描电极600所在平面上的正投影，与感应扫描电极600的延伸方向相垂直，多个感应驱动电极700与多个感应扫描电极600形成为在空间上相互交叉垂直的结构。

当然，结合图1所示，当电泳驱动电极500设置于靠近填充层300的一侧，感应扫描电极600与感应驱动电极700设置于靠近支持层400的一侧时，电泳驱动电极500、感应扫描电极600与感应驱动电极700也可以分别形成为长条形，在此不再详细描述。

其中一实施方式，如图4和图5所示，电泳驱动电极500可以形成为长条型，感应扫描电极600和感应驱动电极700分别包括多个依次连接的电极块1。其中，多个依次连接的电极块1分别沿第一方向排列，形成为一个感应扫描电极600；多个依次连接的电极块1分别沿第二方向排列，形成为一个感应驱动电极700。可选地，第一方向垂直于第二方向。

可选地，形成感应扫描电极600与感应驱动电极700的电极块1包括但不限于为三边形、四边形、六边形等。本发明实施例中，以电极块1形成为菱形为例进行说明。

以图1所示实施结构为例，当电泳驱动电极500设置于靠近填充层300的一侧，感应扫描电极600与感应驱动电极700设置于靠近支持层400的一侧时，感应扫描电极600与感应驱动电极700分设在不同层，每一感应扫描电极600与每一感应驱动电极700分别由多个电极块1依次连接形成，且每一感应扫描电极600的长度延伸方向，在感应驱动电极700所在平面的正投影，与感应驱动电极700的长度延伸方向相垂直。另外，形成为长条形的电泳驱动电极500的长度延伸方向，在感应驱动电极700所在平面的正投影，与感应驱动电极700的长度延伸方向相平行。

当然，结合图2所示，当感应扫描电极600、感应驱动电极700分设于填充层300与支持层400相组合结构的两侧，电泳驱动电极500与感应扫描电极600和感应驱动电极700的其中之一位于同侧时，电泳驱动电极500、感应扫描电极600和感应驱动电极700中的任一个也可以为由多个依次连接的电极块构成的结构，在此不再详细说明。

本发明实施例上述实施结构的生物电泳装置，利用多个相互平行的电泳驱动电极，能够向电泳缓冲液输入呈梯度变化的电压，以使电泳缓冲液中样品的待分离物质水平移动，这样电泳缓冲液中的待分离物质因电荷量、分子量和/或形状等差异，移动速度存在差异，在支持层上沉积形成不同物质聚集的区带；此外，通过设置空间上相互交叉的感应扫描电极600和感应驱动电极700，扫描每一感应扫描电极700上的电压，能够读取支持层400上不同位置电容发生变化的电信号，以能够形成电泳缓冲液的样品中分离的物质在支持层400上的电信号分布图，从而能够确定出由电泳缓冲液中分离出的物质的分子量和/或物质含量等。

本发明实施例中，可选地，填充层300上靠近第一侧边和/或与第一侧边相对的第二侧边的位置，设置有开口；其中，第一侧边至第二侧边的方向垂直于电泳驱动电极500的长度延伸方向。

根据以上，可以理解的是，当向多个相互平行的电泳驱动电极500输入呈梯度变化的电压时，电泳缓冲液中样品的待分离物质水平移动，也即为沿垂直于电泳驱动电极500的长度延伸方向的方向移动，具体地为朝从第一侧边至第二侧边的方向移动，或者朝从第二侧边至第一侧边的方向移动，具体移动方向与待分离物质的带电荷有关。通过在填充层300上，靠近第一侧边和/或与第一侧边相对的第二侧边的位置设置开口，能够使得各个待分离物质在经过水平移动达到充分地分离后沉积至支持层400上，以保证检测结果的准确性。

进一步，需要说明的是，多个电泳驱动电极500之间、多个感应扫描电极600之间和多个感应驱动电极700之间可以分别通过绝缘层相分隔，也即多个电泳驱动电极500、多个感应扫描电极600和多个感应驱动电极700分别制作于相应的绝缘层上，本领域技术人员应该了解上述实施结构的生物电泳装置的具体制作过程，在此不详细说明。

以上对本发明实施例所述生物电泳装置，利用互容感应原理，检测获得从电泳缓冲液的样品中分离的物质在支持层400上的电信号分布图的结构和原理进行了详细说明。

根据以上，所述生物电泳装置的感应电极也可以包括多个电极块，利用自容感应原理，监测电极块上的电压变化，利用每一位置的电极块的电压波动幅值即能够判断在支持层400从电泳缓冲液的样品中分离的物质的带电量和位置信息等，从而获得电信号分布图。举例说明，如图6和图7所示，其中一实施方式中，感应驱动电极500设置于第二基底200与填充层300之间，感应电极1100设置于第一基底100与支持层400之间，多个块状的感应电极110在第一基底100上呈阵列分布。

当然，可以理解的是，感应电极110也可以设置在第二基底200与填充层300之间，与感应驱动电极500同层设置。

采用该实施结构的生物电泳装置，当向感应电极1100输入预设频率的电压信号，支持层400的其中一位置上沉积由电泳缓冲液的样品中分离的物质时，与该位置相对应的感应电极1100上的电压产生波动，因此利用每一位置的电极块的电压波动幅值即能够判断在支持层400从电泳缓冲液的样品中分离的物质的带电量和位置信息等，从而获得电信号分布图。

本发明实施例另一方面还提供用于上述任一项所述生物电泳装置的控制方法，如图8和图9所示，所述方法包括：

S810，向每一电泳驱动电极500分别输入电压；

其中，一个电泳驱动电极500或者一个电泳驱动电极500与相邻的至少一个电泳驱动电极500形成为一个电压输入组2；

沿多个电泳驱动电极500的排列方向，每一电压输入组2的电泳驱动电极500所输入的电压值相同，多个电压输入组2的电泳驱动电极500所输入的电压值依次递减。

采用上述的控制方法，以至少一个电泳驱动电极500为一个电压输入组2，同一电压输入组2内每一电泳驱动电极500上所输入的电压相同，多个电压输入组2的电泳驱动电极500所输入的电压值依次递减，通过该电压输入方式，使沿多个电泳驱动电极500的排列方向，电压输入组2上的电压值V1～Vn呈梯度递减状态，可选地，在平行于填充层300的方向上，使相邻电压输入组2之间维持3-20V/CM的压差，这样在呈梯度递减的电极压差作用下，填充层300内电泳缓冲液中样品的待分离物质能够沿平行于填充层300的方向移动，使得待分离物质因电荷量、分子量和/或形状等差异，移动速度存在差异。在经过一段时间电场作用后，在支持层400的移动路径的不同位置处形成分离的区带，达到物质分离的目的。具体地，电压输入组2所输入的具体电压可以通过外部电路结构控制，能够根据实际情况调节每一电泳驱动电极500上所输入的电压。

需要说明的是，相邻电压输入组2之间的压差不限于仅能够为3-20V/CM之间，具体多个电泳驱动电极500上所输入的呈梯度递减的电极压差的大小，可以根据所分离物质和具体要求在实际电泳过程中进行调节。

可选地，本发明实施例所述控制方法，根据图1至图7，在所述生物电泳装置还包括多个感应电极时，所述方法还包括：

根据所述感应电极上的电压，获得从所述电泳缓冲液的样品中分离的物质在所述支持层上的电信号分布图。

可选地，本发明实施例所述控制方法，结合图1和图2所示，在多个感应电极包括多个感应扫描电极600和多个感应驱动电极700时，根据所述感应电极上的电压，获得从所述电泳缓冲液的样品中分离的物质在所述支持层上的电信号分布图，包括：

向每一感应驱动电极700均输入预设电压；

依据预设频率依次向每一感应扫描电极600输入触发信号，并获取输入触发信号的该感应扫描电极600上的电压；

根据每一感应扫描电极600上的电压，获得从电泳缓冲液的样品中分离的物质在支持层400上的电信号分布图。

通过上述在多个电压输入组2输入呈梯度递减的电压，以能够在支持层400的移动路径的不同位置处形成分离的区带，由于区带内被分离的物质分子在相应PH值中的电泳缓冲液中带有电荷，当向每一感应驱动电极700输入预设电压后，向感应扫描电极600上输入触发信号时，大量所带电荷分子聚集的区带会使得感应驱动电极700与感应扫描电极600之间的相应位置处，电极之间的寄存电容发生改变，产生电信号，不同区带内分子的分子量和电荷量不同。

由于本发明实施例中，感应扫描电极600与感应驱动电极700在空间上交叉设置，且在保证相邻两个感应扫描电极600之间的间隔距离和相邻两个感应驱动电极700之间的间隔距离足够小，能够精确测量每一区带内电信号的情况下，通过依据预设频率扫描每一感应扫描电极600上的电压，根据每一感应扫描电极600与每一感应驱动电极700之间的压差，能够定位出支持层400上每一位置处的电容状态，从而获得从电泳缓冲液的样品中分离的物质在支持层400上的电信号分布图。

可选地，感应驱动电极700上所输入的电压位于0至10V之间，当然并不限于此，具体可以根据实际需要确定；另外，可选地，在向感应驱动电极700输入预设电压时，采用逐行(列)开启输入的方式。进一步地，感应扫描电极600上输入的触发信号为方波信号，但并不限于仅能够为方波信号，可选电压为1V至5V之间，频率位于30KHZ～150KHZ之间，并采用逐行(列)开启的方式输入，在感应驱动电极700的其中一行(列)开启输入电压的时间内，遍历扫描每一感应扫描电极600上的电压，根据感应扫描电极600上的电压，即能够获得从电泳缓冲液的样品中分离的物质在支持层400上的电信号分布图。需要说明的是，采用本发明实施例所述控制方法，可以在经过一段时间的电泳过程，支持层400上形成不同物质分离的区带之后，在感应驱动电极700上输入预设电压和依据预设频率依次向每一感应扫描电极600上输入触发信号，以获得从电泳缓冲液的样品中分离的物质在支持层400上的电信号分布图。因此，感应驱动电极700上电压的输入，不会对电泳驱动电极500上电压的输入产生影响。

进一步地，结合图6和图7，当感应电极可以包括多个电极块时，根据所述感应电极上的电压，获得从所述电泳缓冲液的样品中分离的物质在所述支持层上的电信号分布图，包括：

向每一感应电极1100输入预设频率的电压信号，并获取输入电压信号的所述感应电极1100上的电压；

根据每一感应电极1100上的电压，获得从电泳缓冲液的样品中分离的物质在支持层400上的电信号分布图。

可选地，向感应电极1100上所输入的电压信号为方波信号，但并不限于仅能够为方波信号，可选电压为1V至5V之间，频率位于30KHZ～150KHZ之间。采用上述方式，根据所获得的电信号分布图，能够获得支持层400上不同物质区带的轮廓及每一物质区带的电荷量信息，从而能够绘制出相应的物质区带分布图像。可以理解的是，在所绘制出的物质区带分布图像中，每一物质区带对应一个分子量或电荷量的物质，分子量或电荷量大小不同的物质，在所绘制出的物质区带上能够呈规律排列。基于此，若在对待分离物质进行电泳之前，利用至少一已知物质(如为蛋白或核酸)预先进行电泳，以获得包括该至少一已知物质在支持层400上参照位置的物质区带对照版，物质区带对照版中的每一条带代表一个分子量的物质，在该条带所对应分子量已知的情况下，通过将对未知的待分离物质进行电泳获得的物质区带分布图像，与预先获得的物质区带对照版进行比较，即能够确定出待分离物质中已被分离物质的分子量，从而能够确定出电泳缓冲液中的已被分离的物质。

采用上述方式，相较于现有技术，在进行电泳之后，减少了为了确定被分离物质进行的染色及紫外拍照等实验步骤，实现了生物电泳实验的图像实时标定和记录。

因此，采用本发明实施例所述控制方法，在根据每一感应扫描电极600上的电压，获得从电泳缓冲液的样品中分离的物质在支持层400上的电信号分布图之后，所述方法还包括：

根据所述电信号分布图，获得所述支持层上所沉积的物质。

可选地，采用本发明实施例所述控制方法，在根据每一感应扫描电极600上的电压，获得从电泳缓冲液的样品中分离的物质在支持层400上的电信号分布图之后，所述方法还包括：

根据所述电信号分布图，调整多个所述电压输入组的所述电泳驱动电极所输入的电压值。

本发明实施例中，可选地，结合图1和图2所示，电泳驱动电极500、感应扫描电极600和感应驱动电极700的宽度可达到微米级别，通过不同的电极宽度、电极间隔调整和不同电极电压调整，可以得到更精细化的物质区带分布图像，保证与预先获得的物质区带对照版之间的对比更精细化，从而保证电泳结果更准确。

具体地，采用本发明实施例所述控制方法，当将所获得的电信号分布图与预先获得的物质区带进行比较，判断所获得的电信号分布图不能够达到实验结果要求时，可以自动调整电泳驱动电极500和感应驱动电极700所输入的电压值，直至获得符合要求的电信号分布图。

具体地，上述对电泳驱动电极500和感应驱动电极700所输入的电压值的调节方式，可以根据具体实验要求和多次实验的经验确定，在此不详细说明。

可选地，采用本发明实施例所述方法，还能够根据所获得的电信号分布图自动判断电泳进程，从而避免条带出胶的现象发生，该过程无需人工频繁判断，从而实现电泳过程的自动化和精确化。

因此，采用本发明实施例所述生物电泳装置及其控制方法，能够实时监测电泳物质的移动速度，实时调整电泳电极上的驱动电压，并自动判断电泳进程而实现电泳进程的自动终止，防止过度电泳或电泳时间不足导致的实验失败，保证电泳过程更加精准和智能化。

本发明实施例还提供一种控制装置，应用于上述任一项所述生物电泳装置，如图10所示，所述控制装置包括：

输入模块1010，用于控制电压输入电路向每一所述电泳驱动电极分别输入电压；

其中，一个电泳驱动电极或者一个电泳驱动电极与相邻的至少一个电泳驱动电极形成为一个电压输入组；

沿多个所述电泳驱动电极的排列方向，每一电压输入组的所述电泳驱动电极所输入的电压值相同，多个所述电压输入组的所述电泳驱动电极所输入的电压值依次递减。

可选地，在所述生物电泳装置还包括多个感应电极时，所述装置还包括：

处理模块1020，用于根据所述感应电极上的电压，获得从所述电泳缓冲液的样品中分离的物质在所述支持层上的电信号分布图。

可选地，在所述生物电泳装置还包括多个感应扫描电极和多个感应驱动电极时，所述处理模块1020包括：

电压输入单元，用于向每一所述感应驱动电极均输入预设电压；

扫描单元，用于依据预设频率依次获取每一所述感应扫描电极上的电压；

分析单元，用于根据每一所述感应扫描电极上的电压，获得从所述电泳缓冲液的样品中分离的物质在所述支持层上的电信号分布图。

可选地，所述的控制装置，还包括：

分析模块1030，用于根据所述电信号分布图，获得所述支持层上所沉积的物质。

可选地，所述的控制装置，还包括：

调整模块1040，用于根据所述电信号分布图，调整多个所述电压输入组的所述电泳驱动电极所输入的电压值。

本发明实施例还提供一种生物电泳设备，包括上述实施结构的生物电泳装置和如上实施结构的控制装置。

可选地，如图11所示，并结合图1、图2和图6，所述控制装置800为具备数据存储及数据分析功能的控制芯片，该控制装置800分别与第一控制电路板910和第二控制电路板920连接，其中第一控制电路板910通过连接器与生物电泳装置1000的电泳驱动电极500连接；第二控制电路板920通过连接器与生物电泳装置1000的感应扫描电极600和感应驱动电极700连接。

通过该第一控制电路板910和第二控制电路板920，控制装置800能够控制并调整向电泳驱动电极500和感应驱动电极700输入的电压，获得感应扫描电极上的电压，并分析获得支持层400上的电信号分布图，以及获得支持层上沉积的物质，实现电泳过程中的数据实时读取和分析，保证电泳过程中的精准化控制和数据精细化读取。

以上所述的是本发明的优选实施方式，应当指出对于本技术领域的普通人员来说，在不脱离本发明所述原理前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (16)

1.一种用于生物电泳装置的控制方法，其特征在于，所述生物电泳装置，包括：

第一基底；

与所述第一基底相对设置的第二基底；

填充层，用于填充电泳缓冲液，所述填充层设置于所述第一基底与所述第二基底之间；

支持层，与所述填充层相接触，且位于所述填充层朝向所述第一基底的一侧，所述支持层用于承载从所述电泳缓冲液中的样品分离的物质；

多个相互平行的电泳驱动电极，设置于第一位置或者第二位置；

其中，所述第一位置位于所述第一基底与所述支持层之间，所述第二位置位于所述第二基底与所述填充层之间；

所述控制方法包括：

向每一所述电泳驱动电极分别输入电压；

其中，一个电泳驱动电极或者一个电泳驱动电极与相邻的至少一个电泳驱动电极形成为一个电压输入组；

沿多个所述电泳驱动电极的排列方向，每一电压输入组的所述电泳驱动电极所输入的电压值相同，多个所述电压输入组的所述电泳驱动电极所输入的电压值依次递减。

2.根据权利要求1所述的生物电泳装置的控制方法，其特征在于，所述生物电泳装置还包括：

多个感应电极，设置于所述第一位置和/或所述第二位置。

3.根据权利要求2所述的生物电泳装置的控制方法，其特征在于，多个感应电极包括：

多个感应扫描电极，设置于所述第一位置或者所述第二位置；多个所述感应扫描电极同层，且每一所述感应扫描电极均沿第一方向设置；

多个感应驱动电极，设置于所述第一位置或者所述第二位置；多个所述感应驱动电极同层，且每一所述感应驱动电极均沿第二方向设置，所述第一方向垂直于所述第二方向。

4.根据权利要求3所述的生物电泳装置的控制方法，其特征在于，所述电泳驱动电极设置于所述第一位置和所述第二位置中的其中之一位置；

所述感应扫描电极和所述感应驱动电极设置于所述第一位置和所述第二位置中的其中另一个位置，且多个所述感应扫描电极与多个所述感应驱动电极位于不同层且互相绝缘。

5.根据权利要求3所述的生物电泳装置的控制方法，其特征在于，所述感应扫描电极设置于所述第一位置和所述第二位置中的其中之一位置；

所述感应驱动电极设置于所述第一位置和所述第二位置中的其中另一个位置；

所述电泳驱动电极与所述感应扫描电极和所述感应驱动电极的其中之一同层且互相绝缘，且所述电泳驱动电极与相同层的所述感应扫描电极或所述感应驱动电极平行。

6.根据权利要求5所述的生物电泳装置的控制方法，其特征在于，多个所述电泳驱动电极与同层的多个所述感应扫描电极或多个所述感应驱动电极依次间隔设置。

7.根据权利要求3至6任一项所述的生物电泳装置的控制方法，其特征在于，每一所述电泳驱动电极、每一所述感应扫描电极和每一所述感应驱动电极分别为以下的其中之一结构：

任一位置的横截面形状均为预设图形的长条形；

包括多个依次连接的电极块。

8.根据权利要求1所述的生物电泳装置的控制方法，其特征在于，所述支持层朝向所述填充层的端面上设有开口；其中，所述电泳缓冲液的样品中分离的物质能够通过所述开口进入所述支持层。

9.根据权利要求8所述的生物电泳装置的控制方法，其特征在于，所述填充层上靠近第一侧边和/或与所述第一侧边相对的第二侧边的位置，设置有所述开口；其中，所述第一侧边至所述第二侧边的方向垂直于所述电泳驱动电极的长度延伸方向。

10.根据权利要求1所述的生物电泳装置的控制方法，其特征在于，所述支持层包括滤纸、粉末、绝缘线和凝胶的至少之一。

11.根据权利要求2所述的生物电泳装置的控制方法，其特征在于，在所述生物电泳装置还包括多个感应电极时，所述方法还包括：

根据所述感应电极上的电压，获得从所述电泳缓冲液中的样品分离的物质在所述支持层上的电信号分布图。

12.根据权利要求11所述的生物电泳装置的控制方法，其特征在于，在多个所述感应电极包括多个感应扫描电极和多个感应驱动电极时，根据所述感应电极上的电压，获得从所述电泳缓冲液中的样品分离的物质在所述支持层上的电信号分布图，包括：

向每一所述感应驱动电极均输入预设电压；

依据预设频率依次向每一所述感应扫描电极上输入触发信号，并获取输入触发信号的所述感应扫描电极上的电压；

根据每一所述感应扫描电极上的电压，获得从所述电泳缓冲液中的样品分离的物质在所述支持层上的电信号分布图。

13.根据权利要求12所述的生物电泳装置的控制方法，其特征在于，所述方法还包括：

根据所述电信号分布图，获得所述支持层上所沉积的物质。

14.根据权利要求12所述的生物电泳装置的控制方法，其特征在于，所述方法还包括：

根据所述电信号分布图，调整多个所述电压输入组的所述电泳驱动电极所输入的电压值。

15.一种控制装置，其特征在于，应用于权利要求1至10任一项所述的生物电泳装置的控制方法所对应的生物电泳装置，其中，所述控制装置包括：

输入模块，用于控制电压输入电路向每一所述电泳驱动电极分别输入电压；

其中，一个电泳驱动电极或者一个电泳驱动电极与相邻的至少一个电泳驱动电极形成为一个电压输入组；

沿多个所述电泳驱动电极的排列方向，每一电压输入组的所述电泳驱动电极所输入的电压值相同，多个所述电压输入组的所述电泳驱动电极所输入的电压值依次递减。

16.一种生物电泳设备，其特征在于，包括权利要求1至10任一项所述的生物电泳装置的控制方法所对应的生物电泳装置和权利要求15所述的控制装置。

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