CN114354729A - 毛细管电泳检测装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种毛细管电泳检测装置，包括传感器外套筒，传感器外套筒的一端与电路板固定塞连接，传感器外套筒的另一端与光纤固定塞连接；传感器外套筒的内部设有绝缘橡胶垫、电路板、SiPM传感器、毛细管固定棒，且绝缘橡胶垫、电路板、SiPM传感器、毛细管固定棒在电路板固定塞和光纤固定塞之间依次设置；毛细管固定棒朝向SiPM传感器的一面设有凹槽，且凹槽与SiPM传感器对应设置，凹槽内设有毛细管，光纤固定塞上设有第一通孔，毛细管固定棒的内部设有第二通孔，第一通孔与第二通孔连通；光纤依次穿过第一通孔和第二通孔，并与毛细管对应设置。本发明能够在保证检测准确性的前提下，降低成本，且减小装置体积。

Description

毛细管电泳检测装置

技术领域

本发明涉及中医药检测技术领域，特别是涉及一种毛细管电泳检测装置。

背景技术

毛细管电泳技术又称高效毛细管电泳，是以毛细管为分离通道，以直流高压电场为驱动力，根据样本的电荷、大小、等电点、极性、亲和行为、相分配等特性而实施的一类液相分离分析方法和技术的统称。

毛细管电泳分析检测装置是中医药检测中常用的装置之一，例如，中药的研制过程中，某种有效成分的分子量是一定的，通过毛细管电泳分析检测装置可以按分子量不同检测出不同的峰，再通过峰形可以判断出有效成分的纯度，且能够根据主要峰和杂峰的覆盖面积来定量的分析主峰和杂峰的比例，为进一步提纯药物的有效成分提供依据。再例如，在验证中医药效果的时候，可以通过毛细管电泳分析检测装置对人体的血红蛋白含量进行检测，根据用药前后人体内血红蛋白含量的变化来验证治疗效果。

现有的毛细管电泳分析检测装置主要是通过毛细管结合光电倍增管或CCD工业相机加显微镜头的方式来实现检测的。其中，光电倍增管价格昂贵，导致成本较高；CCD工业相机加显微镜头虽然价格相对便宜，但会使整个检测装置尺寸较大，不利于仪器的小型化。

发明内容

为此，本发明的目的在于提出一种毛细管电泳检测装置，以在保证检测准确性的前提下，降低成本，且减小装置体积。

一种毛细管电泳检测装置，包括传感器外套筒，所述传感器外套筒的一端与电路板固定塞连接，所述传感器外套筒的另一端与光纤固定塞连接；

所述传感器外套筒的内部设有绝缘橡胶垫、电路板、SiPM传感器、毛细管固定棒，且所述绝缘橡胶垫、所述电路板、所述SiPM传感器、所述毛细管固定棒在所述电路板固定塞和所述光纤固定塞之间依次设置，通过所述电路板固定塞和所述绝缘橡胶垫固定所述电路板，所述SiPM传感器焊接在所述电路板上，所述毛细管固定棒固定在所述光纤固定塞上；

所述毛细管固定棒朝向所述SiPM传感器的一面设有凹槽，且所述凹槽与所述SiPM传感器对应设置，所述凹槽内设有毛细管，所述光纤固定塞上设有第一通孔，所述毛细管固定棒的内部设有第二通孔，所述第一通孔与所述第二通孔连通；光纤依次穿过所述第一通孔和所述第二通孔，并与所述毛细管对应设置。

根据本发明提供的毛细管电泳检测装置，光源能够通过光纤形成细小光束照射在毛细管上，光束经电泳过程中毛细管里待测液中的特定物质部分吸收后，照射在SiPM传感器上，SiPM传感器得到的光信号经电路板转换成电信号，最后通过对电信号进行处理，就可以分析出待测液中特定物质的含量，该检测装置结构简单，加工方便，且SiPM传感器成本低，SiPM传感器的光敏面是由多个单点APD（雪崩光电二极管）组成的矩阵，具有非常高的增益，且SiPM传感器具有极好的温度稳定性，摆脱了传统CCD工业相机因工作时间久出现发热、掉帧等现象，此外，SiPM传感器不受磁场干扰；该检测装置由于不需要使用CCD工业相机，能够有效减少装置体积，实现小型化。

另外，根据本发明上述的毛细管电泳检测装置，还可以具有如下附加的技术特征：

进一步地，所述毛细管的一端穿过硅胶塞，所述毛细管的另一端穿过毛细管引导塞，所述硅胶塞和所述毛细管引导塞分别固定在所述传感器外套筒上，且所述硅胶塞和所述毛细管引导塞对应设置，所述硅胶塞、所述毛细管固定棒、所述电路板固定塞、所述传感器外套筒、所述毛细管引导塞、所述绝缘橡胶垫和所述电路板共同构成暗室。

进一步地，所述毛细管引导塞的内部呈漏斗凹陷形，所述毛细管引导塞内部的孔径从靠近所述传感器外套筒的一端到远离所述传感器外套筒的一端逐渐减小。

进一步地，所述电路板上设有Type-C接口和检测电路，所述检测电路包括微控制器、电压转换模块、二阶低通滤波模块，所述微控制器和所述电压转换模块分别与所述Type-C接口电性连接，且所述Type-C接口与上位机电性连接，所述SiPM传感器和所述二阶低通滤波模块分别与所述电压转换模块电性连接，且所述二阶低通滤波模块分别与所述SiPM传感器和所述微控制器电性连接。

进一步地，所述电压转换模块包括LMR6410单元和WRE0505S-1WR2单元，所述LMR6410单元与所述SiPM传感器电性连接，所述LMR6410单元用于将所述Type-C接口的+5V电压转换为+29V电压，进而为所述SiPM传感器供电；所述WRE0505S-1WR2单元与所述二阶低通滤波模块电性连接，所述WRE0505S-1WR2单元用于将所述Type-C接口的+5V电压转换为±5V电压，进而为所述二阶低通滤波模块供电。

进一步地，所述微控制器采用STM32F4模块，所述二阶低通滤波模块采用OPA656U模块。

进一步地，所述传感器外套筒的内侧壁设有滑块，所述毛细管固定棒的外侧壁设有滑槽，所述滑块用于在所述滑槽中滑动。

进一步地，所述电路板固定塞和所述绝缘橡胶垫的中部分别设有供电线穿过的第三通孔和第四通孔。

进一步地，所述传感器外套筒的一端与所述电路板固定塞螺纹连接，所述传感器外套筒的另一端与所述光纤固定塞螺纹连接。

进一步地，所述硅胶塞和所述毛细管引导塞分别与所述传感器外套筒螺纹连接。

附图说明

图1是本发明一实施例的毛细管电泳检测装置的结构示意图；

图2是本发明一实施例的毛细管电泳检测装置在去除传感器外套筒后的结构示意图；

图3是本发明一实施例的毛细管电泳检测装置在去除传感器外套筒和毛细管固定棒后的结构示意图；

图4是本发明一实施例的毛细管电泳检测装置在第一视角下的剖视结构示意图；

图5是本发明一实施例的毛细管电泳检测装置在第二视角下的剖视结构示意图；

图6是图5中圈A的放大图；

图7是毛细管固定棒的结构示意图；

图8是毛细管引导塞的结构示意图；

图9是本发明一实施例的毛细管电泳检测装置的电路结构示意图。

主要元件符号说明：

11-传感器外套筒，12-电路板固定塞，13-光纤固定塞，14-绝缘橡胶垫，15-电路板，16-SiPM传感器，17-毛细管固定棒，18-毛细管，19-光纤，20-硅胶塞，21-毛细管引导塞，111-滑块，121-第三通孔，141-第四通孔，170-凹槽，171-滑槽，31-Type-C接口，32-微控制器，33-电压转换模块，34-二阶低通滤波模块，331-LMR6410单元，332-WRE0505S-1WR2单元，40-上位机。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。附图中给出了本发明的若干实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容更加透彻全面。

需要说明的是，当元件被称为“固设于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”、“上”、“下”以及类似的表述只是为了说明的目的，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。本文所使用的术语“及／或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

请参阅图1至图9，本发明一实施例提供的毛细管电泳检测装置，包括传感器外套筒11，所述传感器外套筒11的一端与电路板固定塞12连接，所述传感器外套筒11的另一端与光纤固定塞13连接。具体在本实施例中，所述传感器外套筒11的一端与所述电路板固定塞12螺纹连接，所述传感器外套筒11的另一端与所述光纤固定塞13螺纹连接。

所述传感器外套筒11的内部设有绝缘橡胶垫14、电路板15、SiPM传感器16、毛细管固定棒17，且所述绝缘橡胶垫14、所述电路板15、所述SiPM传感器16、所述毛细管固定棒17在所述电路板固定塞12和所述光纤固定塞13之间依次设置。

通过所述电路板固定塞12和所述绝缘橡胶垫14固定所述电路板15，绝缘橡胶垫14与电路板15接触，起到绝缘作用。

所述SiPM传感器16焊接在所述电路板15上，所述毛细管固定棒17固定在所述光纤固定塞13上。

其中，所述电路板固定塞12和所述绝缘橡胶垫14的中部分别设有供电线穿过的第三通孔121和第四通孔141。

所述毛细管固定棒17朝向所述SiPM传感器16的一面设有凹槽170，且所述凹槽170与所述SiPM传感器16对应设置，所述凹槽170内设有毛细管18，凹槽170起到固定毛细管18的作用。由于凹槽170与SiPM传感器16对应设置，因此，SiPM传感器16与毛细管18对应设置。

所述光纤固定塞13上设有第一通孔（图未示），所述毛细管固定棒17的内部设有第二通孔（图未示），所述第一通孔与所述第二通孔连通；光纤19依次穿过所述第一通孔和所述第二通孔，并与所述毛细管18对应设置。

具体的，所述毛细管18的一端穿过硅胶塞20，所述毛细管18的另一端穿过毛细管引导塞21，所述硅胶塞20和所述毛细管引导塞21分别固定在所述传感器外套筒11上，且所述硅胶塞20和所述毛细管引导塞21对应设置。本实施例中，所述硅胶塞20和所述毛细管引导塞21分别与所述传感器外套筒11螺纹连接。

所述硅胶塞20、所述毛细管固定棒17、所述电路板固定塞12、所述传感器外套筒11、所述毛细管引导塞21、所述绝缘橡胶垫14和所述电路板15共同构成暗室，能够排除自然光对检测装置的干扰。

所述毛细管引导塞21的内部呈漏斗凹陷形，中间有小孔，毛细管18从小孔穿出，所述毛细管引导塞21内部的孔径从靠近所述传感器外套筒11的一端到远离所述传感器外套筒11的一端逐渐减小，便于将毛细管18引出暗室。

所述传感器外套筒11的内侧壁设有滑块111，所述毛细管固定棒17的外侧壁设有滑槽171，所述滑块111用于在所述滑槽171中滑动，滑块111与滑槽171的配合用于引导毛细管固定棒17安装在传感器外套筒11内部，可实现毛细管固定棒17水平滑入传感器外套筒11内，并保证毛细管18顺利嵌入毛细管固定棒17一端的凹槽170内。

具体实施时，毛细管18的安装过程如下：

先将毛细管18的一端插入硅胶塞20，后经毛细管引导塞21引出暗室，毛细管固定棒17在滑块111的作用下滑向传感器外套筒11内部，最终使毛细管18完全进入毛细管固定棒17一端的凹槽170内，电路板固定塞12旋入传感器外套筒11另一端，而后电路板固定塞12前端的绝缘橡胶垫14与电路板15接触，直至SiPM传感器16紧贴毛细管固定棒17的凹槽170。

上述毛细管电泳检测装置的工作原理如下：

光源通过光纤19形成细小光束照射在毛细管18上，毛细管18两端加直流高压进行电泳，光束经电泳过程中毛细管18里待测液中的特定物质部分吸收后，照射在SiPM传感器16上，SiPM传感器16得到的光信号经电路板15转换成电信号，最后通过对电信号进行处理，就可以分析出待测液中特定物质的含量。

所述电路板15上设有Type-C接口31和检测电路，所述检测电路包括微控制器32、电压转换模块33、二阶低通滤波模块34，所述微控制器32和所述电压转换模块33分别与所述Type-C接口31电性连接，且所述Type-C接口31与上位机40电性连接，所述SiPM传感器16和所述二阶低通滤波模块34分别与所述电压转换模块33电性连接，且所述二阶低通滤波模块34分别与所述SiPM传感器16和所述微控制器32电性连接。

具体的，所述电压转换模块33包括LMR6410单元331和WRE0505S-1WR2单元332，所述LMR6410单元331与所述SiPM传感器16电性连接，所述LMR6410单元331用于将所述Type-C接口31的+5V电压转换为+29V电压，进而为所述SiPM传感器16供电；所述WRE0505S-1WR2单元332与所述二阶低通滤波模块34电性连接，所述WRE0505S-1WR2单元332用于将所述Type-C接口31的+5V电压转换为±5V电压，进而为所述二阶低通滤波模块34供电。

本实施例中，所述微控制器32具体采用STM32F4模块，所述二阶低通滤波模块34具体采用OPA656U模块。

电路工作过程具体如下：

1、上电，Type-C接口31的+5V电压通过LMR6410单元331转化为+29V电压为SiPM传感器16供电，当测量环境有光强变化时，在SiPM传感器16供电输出级有漏电流。

2、Type-C接口31的+5V电压通过WRE0505S-1WR2单元332转化为±5V为二阶低通滤波模块34供电，二阶低通滤波模块34的功能是将SiPM传感器16产生的电流信号转化为电压信号，并滤除高频噪声，提高AD转换的精度。

3、当微控制器32上电初始化之后AD转换开始，采集经过二阶低通滤波模块34滤波处理的信号，做均值滤波处理，然后通过与上位机40通信，传输采集电压信号。

4、上位机40在接收到采集数据之后进行进一步处理，实现检测分析。

综上，根据本发明提供的毛细管电泳检测装置，光源能够通过光纤形成细小光束照射在毛细管上，光束经电泳过程中毛细管里待测液中的特定物质部分吸收后，照射在SiPM传感器上，SiPM传感器得到的光信号经电路板转换成电信号，最后通过对电信号进行处理，就可以分析出待测液中特定物质的含量，该检测装置结构简单，加工方便，且SiPM传感器成本低，SiPM传感器的光敏面是由多个单点APD（雪崩光电二极管）组成的矩阵，具有非常高的增益，且SiPM传感器具有极好的温度稳定性，摆脱了传统CCD工业相机因工作时间久出现发热、掉帧等现象，此外，SiPM传感器不受磁场干扰；该检测装置由于不需要使用CCD工业相机，能够有效减少装置体积，实现小型化。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明保护范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种毛细管电泳检测装置，其特征在于，包括传感器外套筒，所述传感器外套筒的一端与电路板固定塞连接，所述传感器外套筒的另一端与光纤固定塞连接；

所述传感器外套筒的内部设有绝缘橡胶垫、电路板、SiPM传感器、毛细管固定棒，且所述绝缘橡胶垫、所述电路板、所述SiPM传感器、所述毛细管固定棒在所述电路板固定塞和所述光纤固定塞之间依次设置，通过所述电路板固定塞和所述绝缘橡胶垫固定所述电路板，所述SiPM传感器焊接在所述电路板上，所述毛细管固定棒固定在所述光纤固定塞上；

所述毛细管固定棒朝向所述SiPM传感器的一面设有凹槽，且所述凹槽与所述SiPM传感器对应设置，所述凹槽内设有毛细管，所述光纤固定塞上设有第一通孔，所述毛细管固定棒的内部设有第二通孔，所述第一通孔与所述第二通孔连通；光纤依次穿过所述第一通孔和所述第二通孔，并与所述毛细管对应设置。

2.根据权利要求1所述的毛细管电泳检测装置，其特征在于，所述毛细管的一端穿过硅胶塞，所述毛细管的另一端穿过毛细管引导塞，所述硅胶塞和所述毛细管引导塞分别固定在所述传感器外套筒上，且所述硅胶塞和所述毛细管引导塞对应设置，所述硅胶塞、所述毛细管固定棒、所述电路板固定塞、所述传感器外套筒、所述毛细管引导塞、所述绝缘橡胶垫和所述电路板共同构成暗室。

3.根据权利要求2所述的毛细管电泳检测装置，其特征在于，所述毛细管引导塞的内部呈漏斗凹陷形，所述毛细管引导塞内部的孔径从靠近所述传感器外套筒的一端到远离所述传感器外套筒的一端逐渐减小。

4.根据权利要求1所述的毛细管电泳检测装置，其特征在于，所述电路板上设有Type-C接口和检测电路，所述检测电路包括微控制器、电压转换模块、二阶低通滤波模块，所述微控制器和所述电压转换模块分别与所述Type-C接口电性连接，且所述Type-C接口与上位机电性连接，所述SiPM传感器和所述二阶低通滤波模块分别与所述电压转换模块电性连接，且所述二阶低通滤波模块分别与所述SiPM传感器和所述微控制器电性连接。

5.根据权利要求4所述的毛细管电泳检测装置，其特征在于，所述电压转换模块包括LMR6410单元和WRE0505S-1WR2单元，所述LMR6410单元与所述SiPM传感器电性连接，所述LMR6410单元用于将所述Type-C接口的+5V电压转换为+29V电压，进而为所述SiPM传感器供电；所述WRE0505S-1WR2单元与所述二阶低通滤波模块电性连接，所述WRE0505S-1WR2单元用于将所述Type-C接口的+5V电压转换为±5V电压，进而为所述二阶低通滤波模块供电。

6.根据权利要求5所述的毛细管电泳检测装置，其特征在于，所述微控制器采用STM32F4模块，所述二阶低通滤波模块采用OPA656U模块。

7.根据权利要求1所述的毛细管电泳检测装置，其特征在于，所述传感器外套筒的内侧壁设有滑块，所述毛细管固定棒的外侧壁设有滑槽，所述滑块用于在所述滑槽中滑动。

8.根据权利要求1所述的毛细管电泳检测装置，其特征在于，所述电路板固定塞和所述绝缘橡胶垫的中部分别设有供电线穿过的第三通孔和第四通孔。

9.根据权利要求1所述的毛细管电泳检测装置，其特征在于，所述传感器外套筒的一端与所述电路板固定塞螺纹连接，所述传感器外套筒的另一端与所述光纤固定塞螺纹连接。

10.根据权利要求2所述的毛细管电泳检测装置，其特征在于，所述硅胶塞和所述毛细管引导塞分别与所述传感器外套筒螺纹连接。

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