CN114460156A - 毛细管电泳系统、相关装置和相关方法 - Google Patents

Abstract

用于执行毛细管电泳的生物分析装置(100)包括被配置成在阴极(106)连接器和阳极(116)连接器两端产生电压差的电压部(124)，被配置成检测来自样品的光发射的光学检测器系统(112)，温度调节部(126)，和被配置成接收包含一个或多个毛细管(104)和分离介质容器(118)的可移除盒(102)的至少一部分的盒固定部分。所述生物分析装置可能包括一个或多个致动器(122)，所述致动器被配置成当所述可移除盒接收在所述盒固定部分中时致动所述可移除盒的组件。装置和方法涉及生物分析。

Description

毛细管电泳系统、相关装置和相关方法

本申请是申请号为201880024853.5、申请日为2018年2月23日、发明名称为“毛细管电泳系统、相关装置和相关方法”的发明专利申请的分案申请。

技术领域

本公开涉及多毛细管电泳设备以及相关装置、系统和方法。

背景技术

毛细管电泳装置通常具有某些主要组件，其包括例如一个或多个毛细管(例如布置成阵列)、用于将介质提供到毛细管的分离介质源(例如聚合物)、样品注入机构、光学检测器组件、电极和在毛细管的一个末端上的阳极缓冲液源以及在毛细管的另一末端上的阴极缓冲液源。毛细管电泳装置大体还包括各种加热组件和区域以调节各种组件的温度。调节温度可改善结果的质量。

为了在调节这些组件中的多个的温度时提供毛细管电泳装置的主要组件，一些毛细管电泳装置使用多个结构来容纳组件，其中多个结构联接在一起以提供起作用的毛细管电泳装置。使用多个结构具有缺点。举例来说，互连结构中的每个可需要其自身的温度调节机构，由此产生独立的温度控制区域，其可使用相关联的各个温度控制机构。多结构设计还增加组件的总数，使温度控制方案复杂化，并且增加组件故障的风险。

此外，使用具有多个互连结构的电泳设备可为相对复杂的。举例来说，将分离介质(下文称为“聚合物”)源附接到毛细管阵列可为复杂的，并且每当阵列分开且附接到聚合物源时有引入气泡或其它伪影的风险。此外，用户而不是制造商通常必须将缓冲液源附接到阵列，且必须在毛细管阵列的寿命期间这样做多次。

因此，希望提供一种毛细管电泳设备，其具有减少数量的互连结构，以减少必需的加热/温度控制区域的数量，减少用户对结构的处置，减少组件故障的可能性，减少将气泡和其它伪影引入到设备中，便于设备的整体使用。

发明内容

在一个方面，用于执行毛细管电泳的生物分析装置包括：被配置成在阴极连接器和阳极连接器两端产生电压差的电压部，被配置成检测来自样品的光发射的光学检测器系统，温度调节部，和被配置成接收包含一个或多个毛细管和分离介质容器的可移除盒的至少一部分的盒固定部分。生物分析装置进一步包括一个或多个致动器，所述致动器被配置成当可移除盒接收在盒固定部分中时致动可移除盒的组件。

在另一方面，用于生物分析装置的可更换盒包括流体递送歧管和一个或多个毛细管，每个毛细管具有第一末端和第二末端，第一末端与流体递送歧管流体地联接。缓冲液储槽与流体递送歧管流体地联接，并且电泳分离介质容器与流体递送歧管流体地联接。流体转移装置被配置成将分离介质从分离介质储存容器通过流体递送歧管转移到一个或多个毛细管中。

在另一个方面，一种使用生物分析装置执行毛细管电泳的方法包含在生物分析装置中插入包含一个或多个毛细管的可移除盒，使用生物分析装置的致动器致动可移除盒的流体转移装置，致动流体转移装置使分离介质从分离介质储存容器转移到一个或多个毛细管中，并且使用生物分析装置的致动器致动可移除盒的缓冲液阀，致动缓冲液阀使毛细管的末端暴露于导电缓冲液。

附图说明

图1为根据本公开的示例性实施例的生物分析装置的示意性表示

图2为用于根据本公开的示例性实施例的生物分析装置的用户可更换盒的透视图。

图3为根据图2的示例性实施例的用户可更换盒的内部视图。

图4为根据图2的示例性实施例的用户可更换盒的流体递送组合件的透视图。

图5为根据图4的示例性实施例的流体递送组合件的一部分的平面视图。

图6为根据图4的示例性实施例的流体递送组合件的两个组件部分的透视图。

图7为根据图2的示例性实施例的用户可更换盒的检测器单元的侧视图。

图8为图7的检测器单元的分解透视图。

图9为根据本公开的示范性实施例插入毛细管电泳装置内的用户可更换盒的透视图。

图10为图9的毛细管电泳装置的内部视图。

图11为根据图9的示例性实施例的毛细管电泳装置的内部视图，其中用户可更换盒部分装载到毛细管电泳装置中。

图12为图9的毛细管电泳装置的另一个局部内部视图。

图13为根据图2的实施例的用户可更换盒的流体递送组合件的透视图。

图14A-14C为示出图2的盒的流体递送组合件的操作状态的示意图。

图15为图9的毛细管电泳装置的另一个内部视图。

图16为根据图2的示例性实施例的用户可更换盒的检测器单元的放大视图。

图17为根据图9的示例性实施例的毛细管电泳装置的另一个内部视图。

图18为图2的用户可更换盒的阴极块的放大视图。

图19为与根据本公开的示例性实施例的毛细管电泳装置的加热装置联接的用户可更换盒的侧内部视图。

图20为根据本公开的示例性实施例具有安装的保护装置的用户可更换盒的透视图。

具体实施方式

本文描述的各种示例性实施例提供用于核酸测序的简化工作流程。本文所使用的章节标题仅仅是出于组织的目的并且不应被解释为以任何方式限制所描述的主题。

将详细参考本公开的各个方面，其实例在附图中说明。在可能的情况下，将在整个附图中使用相同参考标号来指代相同或相似部分。

在各种示例性实施例的此详细描述中，出于解释的目的，阐述许多具体细节以提供所公开的实施例的透彻理解。然而，所属领域的技术人员将了解，这些各种实施例可在具有或不具有这些具体细节的情况下实践。在其它情况下，结构和装置以框图形式示出。此外，所属领域的技术人员可容易了解，呈现和执行方法的具体顺序是说明性的，并且预期所述顺序可改变并且仍保持在本文所公开的各种实施例的精神和范围内。

除非另外规定，否则本文所使用的所有技术和科学术语具有与本文所描述的各种实施例所属领域的一般技术人员通常所理解相同的含义。当并入的参考文献中的术语的定义呈现为与本教示内容中提供的定义不同时，应以本教示内容中提供的定义为准。

应了解，除非另外明确陈述，否则使用单数包括复数。另外，“包含(comprise/comprises/comprising)”、“含有(contain/contains/containing)”和“包括(include/includes/including)”的使用不打算为限制性的。应理解，前文大体描述以及以下详细描述仅是示范性及说明性的且未必限制本公开和权利要求。

虽然结合各种示例性实施例阐述本描述，但是并不打算将本教示内容限于这类实施例。相反地，如所属领域的技术人员应了解，本教示内容涵盖各种替代方案、修改和等效物。

此外，在描述各种实施例时，本说明书可将方法和/或过程呈现为特定步骤序列。然而，在方法或过程不依赖于本文中所阐述的步骤的特定次序的程度上，方法或过程不应限于所描述的步骤的特定顺序。如所属领域的普通技术人员将理解，其它步骤序列也可为可能的。因此，本说明书中所阐述的特定步骤次序不应被解释为对权利要求的限制。此外，针对方法和/或过程的权利要求书不应限于以书写的次序执行其步骤，并且所属领域技术人员可易于了解的是顺序可变化并且仍保持在各种实施例的精神和范围内。

一般来说，在将仪器提供到生物实验室用于生物测序的情况下，相对简单和不复杂的工作流程至少出于以下原因而可为有益的。首先，实验室常常担心进行实验的经济性，其可包括由受训练较少的个人与仪器介接。其次，减少用户与仪器的交互时间可增加在给定时间段内可运行的实验数量。

本公开涉及生物分析装置，其被配置成与常规装置相比具有相对简单的工作流程。举例来说，本公开预期在用户可更换的盒内包括生物分析装置的各种组件，所述盒与分析装置介接并且可容易地由装置的用户更换。盒包括各种子系统，并且可选择作为用户可更换盒的一部分包括的特定子系统以促进易用性，减少用户需要执行的操作的数量，并且降低不利影响生物分析装置的性能的用户错误的可能性。

举例来说，用户可更换盒可包括集成多个流体储存部分(例如储槽、容器等)的流控部和可包括流体控制装置，如一个或多个阀和一个或多个流体转移装置的歧管部。包括流体储存部作为用户可更换盒的一部分可通过减少(例如，消除)用户错误将空气或其它污染物引入到生物分析装置的流控部中的可能性来增加生物分析装置的易用性和可靠性。

在各种示例性实施例中，用户可更换盒还包括与分析装置的特征介接的各种特征。举例来说，用户可更换盒的流控部可包括与分析装置的致动部介接的特征，所述致动部被配置成操控流控部的特征，如阀和/或流体转移装置。

在各种示例性实施例中，生物分析装置包括被配置成调节用户可更换盒的各个部分的温度的特征，以增强生物分析装置的分析性能并且简化生物分析装置的工作流程。举例来说，分析装置可包括温度调节部，所述温度调节部被配置成将用户可更换盒的一部分维持在高于环境温度的温度下。举例来说，分析装置可被配置成将用户可更换盒的毛细管部加热到升高的温度，以便于分析样品。生物分析装置还可包括被配置成将用户可更换盒的一部分维持在低于环境温度的温度下的冷却装置，。举例来说，分析装置可被配置成将聚合物储存容器冷却到低于环境温度，以最大化(例如，增加)存储在用户可更换盒的聚合物储存容器中的聚合物分离材料的可用寿命。

在一些示例性实施例中，生物分析装置包括使工作流程的部分自动化的各种特征。举例来说，为了将用户可更换盒安装在分析装置内，用户可将盒插入分析装置的盒固定部分内，并且盒固定部分可以自动方式移动以在分析中完全安装盒以供使用。

用户可更换盒和分析装置还可包括被配置成向用户或其它人员提供关于盒的可用寿命(例如，提供有效期)的信息的特征。举例来说，在一个实施例中，用户可更换盒包括识别装置，如射频识别标签、条形码或分析装置可读的其它信息，然后可通过用户界面提供关于盒的信息。关于盒的这类信息包括但不限于例如盒已使用的次数、盒仍然可使用的次数、自盒安装以来的时间量、盒的有效期等。

这类特征可简化与生物分析装置相关联的用户工作流程，降低不利影响生物分析装置的性能的用户错误的可能性，并且减少个体用户用生物分析装置执行分析的必需培训和经验。与其它生物分析装置的功能相关的附加描述包含在国际公开第WO 2015/134945A1号和第WO 2015/134943 A1号中，所述专利中的每个的全部内容以引用的方式并入本文中。

图1描绘根据本公开的示例性实施例的生物分析装置100的示意性视图。生物分析装置100被配置成执行毛细管电泳，并且包括被配置成可由生物分析装置100的用户(例如，操作员或其它人员)容易地更换的盒102。盒102将生物分析装置的各种元件组合在多功能、集成、易于更换的单元内。举例来说，盒102包括一个或多个毛细管104(在图1中仅描绘一个)、与一个或多个毛细管104的阴极末端联接的一个或多个阴极106，和流控部110。盒102还包括检测部112，所述检测部112包括被配置成与生物分析装置100的光学检测系统(未示出)介接的各种组件。

流控部110包括一个或多个储存装置(例如，储槽、容器)，其含有分离介质(例如，聚合物凝胶)和缓冲液。在图1的示例性实施例中，流控部110包括缓冲液储槽114和分离介质容器118。流控部110进一步包括歧管120，所述歧管120被配置成将缓冲液储槽114和分离介质容器118与一个或多个毛细管104的阳极末端流体地联接。歧管120可包括一个或多个阀和一个或多个流体转移装置，例如，如下文结合图4-6更详细地论述。

生物分析装置100包括被配置成与流控部110介接的致动部122。举例来说，致动部122可被配置成致动一个或多个流体控制装置，如流控部110的一个或多个阀和/或流体传输装置，如结合图12和13详细描述。

生物分析装置100包括被配置成在与缓冲液储槽114中含有的缓冲液电联接的阴极106和阳极116之间产生电压电势的电压部124。在使用中，一个或多个毛细管填充有聚合物分离介质，如结合图14A-14C所论述，并且通过缓冲液在一个或多个毛细管104和阳极116之间建立导电流体连接。在也浸没在缓冲液中的阴极106和阳极116之间施加电压差。如所属领域普通技术人员所熟知，电压差使带电分析物迁移通过填充有分离介质的一个或多个毛细管104，其中分析物分离并且使用生物分析装置100的光学检测器装置在检测部112中检测。

生物分析装置100进一步包括温度调节部126，其调节一个或多个毛细管104的温度。温度调节部126被配置成与盒102配合并且包括加热元件128、温度传感器(例如，热敏电阻)130和空气移动装置(未示出)，所述空气移动装置产生通过盒102的升温的空气流132，以将一个或多个毛细管104的温度维持在期望值下。

与用户可更换盒102相关联的组件可容纳在盒壳体中，并且盒壳体可包括被配置成与生物分析装置100的特征介接的一个或多个特征。举例来说，盒102的各种特征可以与生物分析装置100的特征介接，以确保盒102和其相关联的组件的正确定位和对准，并且使得生物分析装置100能够致动流控部110的组件。进一步介接特征使得盒102能够与温度调节部126和电压部124介接。

可以配置和选择在盒102和生物分析装置100之间的介接，以及在盒102和生物分析装置100之间的功能组件的特定划分，以便于生物分析装置的使用和可靠操作。举例来说，本公开预期选择生物分析装置100和盒102的配置以减轻(如果不消除的话)由于用户错误引起的故障模式，如下文进一步论述。

现在参考图2，示出用户可更换盒202的示例性实施例的透视图。盒202包括流控部210、检测部212和阴极块234，所述阴极块234包括导电套管236，其中附连一个或多个毛细管204的末端(在图3中示出)。用户可更换盒202的各种组件容纳在壳体238中，所述壳体238包括被配置成与生物分析装置100(图1)的特征介接的对准特征，如对准狭槽240和对准孔242，以在生物分析装置100内对准盒202，如在下文进一步详细论述。

用户可更换盒202可包括被配置成与生物分析装置的特征介接的特征，以便于在使用期间(例如，在电泳过程期间)一个或多个毛细管204的温度调节。举例来说，如在图3的示例性实施例中所示，用户可更换盒202包括加热端口237，所述加热端口237被配置成与在生物分析装置的温度调节部上的对应的端口联接，如生物分析装置100(图1)的温度调节部126(图1)。

现在参考图3，示出用户可更换盒202的侧视图，其中省略壳体238(图2)的一侧，以便能够看到其内部部件。在图3中可见一个或多个毛细管204从流控部210延伸到阴极块234并且进入导电套管236。一个或多个毛细管204可由具有合适光学特性，如透明度范围、UV透射和增强通过毛细管的光学检测的其它特性的材料制备。用于一个或多个毛细管204的合适材料的一个非限制性实例为熔融二氧化硅。

一个或多个毛细管204延伸通过检测部212。在一些实施例中，一个或多个毛细管204的长度的至少一部分在外部涂布有保护材料，如聚合物(例如，聚酰亚胺或另一种聚合物)。保护材料涂层可保护一个或多个毛细管204免受如划痕、破损等的损坏。因为与一个或多个毛细管204的材料相比，保护材料涂层可具有不同的光学质量，当使用保护材料涂层时，一个或多个毛细管204可包括至少在一个或多个毛细管204穿过检测部212的位置处的未涂布部分，以便于在使用生物分析装置100(图1)期间，一个或多个毛细管204的光学检测(例如，在毛细管内分析物的成像)。

仍然参考图3，在一些示例性实施例中，用户可更换盒202包括提供与用户可更换盒202相关的信息的组件。举例来说，用户可更换盒202可包括射频识别(RFID)标签239。使用RFID标签，生物分析装置100可向用户(例如，通过生物分析装置100的用户界面)提供关于用户可更换盒202的信息。举例来说，这类信息可包括但不限于关于用户可更换盒202何时安装在生物分析装置内、用户可更换盒202已使用的次数、用户可更换盒202的有效期的信息，和其它信息。虽然识别信息由在图3中的RFID标签239提供，但是在其它示例性实施例中，识别信息可由条形码、盒序列号、QR码或适于被扫描、读取或以其它方式传输以传送信息的任何其它识别机构提供。

现在参考图4，为了清楚起见，单独示出用户可更换盒202的流控部210(即，未连接到盒202)。在示出的示例性实施例中，流控部210包括与一个或多个毛细管204流体连通的流体递送歧管244。流体递送歧管244还与一个或多个容器或储槽选择性地流体连通。举例来说，在图4的实施例中，流体递送歧管244与配置成含有聚合物分离介质的分离介质容器(例如，袋)246和被配置成含有缓冲液(例如，缓冲溶液)的缓冲液储槽248流体连通。分离介质容器246和缓冲液储槽可含有足够的聚合物分离介质和缓冲液，用于使用生物分析装置和盒进行多次离散使用或运行。举例来说，用户可更换盒202可包括足够的聚合物分离介质，用于超过50次使用、超过100次使用等。在示例性实施例中，用户可更换盒202在分离介质容器内包括足够的聚合物，用于125次使用。

流控部210可包括流体控制装置。举例来说，流控部210进一步包括阀250、252，其被配置成打开和关闭在流体递送歧管244中的流体通路(结合图5说明)，选择性地将分离介质容器246和缓冲液储槽248通过流体通路连接到一个或多个毛细管204。流控部210进一步包括流体转移装置254，其被配置成便于分离介质通过流体递送歧管244从分离介质容器246转移到一个或多个毛细管204中。流体转移装置254可为泵，如正排量泵。在图4的示例性实施例中，流体转移装置254为注射泵。在图4的实施例中，在盒中的流体控制装置为无源装置。换句话说，在盒中的流体控制装置可需要来自外部源的力，如生物分析装置的致动部122(图1)，以操作并且引起流体从一个部件流动到另一个部件所需的动力。然而，此布置仅借助于实例，并且根据其它实施例的盒可包括致动装置的至少一部分以致动盒的流体控制装置。

当缓冲液储槽248和一个或多个毛细管204流体连通时，阳极216延伸到缓冲液储槽248中以在电压部124(图1)和一个或多个毛细管204之间产生导电路径，如下文结合图14A-14C所论述。缓冲液储槽包括被配置成释放在缓冲液储槽248内的过压的减压阀217。举例来说，在使用期间，流动通过缓冲液的电流可产生热量并且引起缓冲液部分蒸发。减压阀217释放过压，由此防止缓冲液储槽248或装置的其它部分的故障。

现在参考图5，示出流体递送歧管244(图4)的示意性平面视图。在此示例性实施例中，流体递送歧管244包括流体通道556，其将毛细管端口558与流体转移装置254以及阀250、252连接。第二流体通道560提供在阀250和分离介质容器246之间的流体连通，并且第三流体通道562提供在阀252和缓冲液储槽248之间的流体连通。

在示例性实施例中，流体递送歧管244与流控部210的其它部分集成地构造，以便于制造。此外，在一些示例性实施例中，流体递送歧管244包含分离的组件以便于制造，并且连结分离部分以产生流体递送歧管244和流控部210的其它部分。

举例来说，现在参考图6，在示例性实施例中，流体递送歧管244(图4)包括第一部分664和第二部分668。第一部分664包括各种特征，如用于阀250、252的配件650、652，用于流体转移装置254的配件654，缓冲液储槽648，和用于分离介质容器246(图4)的配件646。在此实施例中，流体通道556、560和562(图5)形成为流体递送歧管244的第一部分664的平坦表面666中的开放通道。在其它实施例中，流体通道556、560和562可形成为封闭通道，或可以包括开放和封闭通道部分。

第二部分668可具有互补的平坦表面670，其配置成与流体递送歧管244的第一部分664的平坦表面666配合。第一部分664和第二部分668可配合在一起并且溶剂粘结以形成耐高压歧管。在一些实施例中，第一部分664可通过模制来制造，而第二部分668可通过机械加工来制造，以确保高精确度平坦表面和在第一部分664和第二部分668之间的牢固配合连接。在其它实施例中，流体递送歧管244可通过如模制、机械加工、增材制造等方法形成为单个组件或多个组件。流体输送歧管244可包含如聚合物、金属或其它材料的材料(例如由所述材料制备)。在示例性实施例中，流体递送歧管244包含聚(甲基丙烯酸甲酯)。

现在参考图7和8，示出盒202的检测部712。在示例性实施例中，检测部712相对于盒202可移动，以便于检测部712与生物分析装置100(图1)的光学检测器装置(例如，在图10中示出的光学检测器装置988)对准。为了实现这类可移动性，检测部712可被配置成具有各种组件，所述组件以柔性方式将检测部712联接到盒202，以补偿在盒202和生物分析装置100之间的可能的未对准。

举例来说，如图7-8的示例性实施例所示，检测部712包括透明块768，一个或多个毛细管204附连到所述透明块768。透明块768可由例如玻璃制备，并且附接到块安装件770，所述块安装件770通过保持器774与安装板772联接。安装板772附连到盒202的壳体238(图2)。压缩弹簧776位于块安装件770和安装板772之间，由此使得能够在块安装件770和安装板772之间相对移动。在其它实施例中，块768可用其它柔性材料(如聚合物材料)安装到壳体238，或可以其它方式被配置成相对于壳体238移动。替代地，在一些实施例中，块768可刚性地附连到壳体238，并且在检测部712和生物分析装置100(图1)的光学检测系统之间的任何可能的未对准可通过生物分析装置的光学检测系统的移动来补偿。

现在参考图9，示出用户可更换盒202由用户978插入生物分析装置900中。生物分析装置包括进入门980，使得能够进入盒202插入其中的隔室。生物分析装置900可被配置成使在用于电泳的生物分析装置900中的用户可更换盒202的安装的一个或多个方面自动化。生物分析装置900可包括用于便于用户978操作的附加特征，如显示器981，其在示例性实施例中包含例如触摸屏或其它用户界面。另外地或替代地，生物分析装置900可被配置用于与例如台式或膝上型计算机、平板装置或形成生物分析装置900的用户界面的一部分的其它计算装置连接。

现在参考图10，示出生物分析装置900的局部内部视图。在示例性实施例中，生物分析装置900包括被配置成与用户可更换盒202(图2)的特征介接的各种特征。举例来说，生物分析装置900可包括被配置成在用户可更换盒202由用户978插入生物分析装置900时在生物分析装置900内定位和/或操控用户可更换盒202的特征。生物分析装置900可包括被配置成相对于生物分析装置900固定和/或对准盒202的盒固定部分。举例来说，在图10的示例性实施例中，生物分析装置900包括盒对准结构982，所述盒对准结构具有被配置成与盒壳体238的狭槽240(图2)介接的突起984。盒对准结构982形成可移动托架组合件983的一部分，所述可移动托架组合件被配置成自动地将盒202移动到适当位置以供使用。

生物分析装置900包括制冷部986，所述制冷部被配置成围绕分离介质容器246(图2)并且当盒202插入生物分析装置900内时将分离介质维持在相对低的温度范围，由此延长聚合物的使用寿命并且使得盒202能够在操作之间留在生物分析装置900内，而不是需要用户978在每次使用之间取出分离介质容器246以进行冷藏。在示例性实施例中，制冷部986将分离介质维持在低于环境的温度下，以将分离介质的可用寿命相对于所述分离介质保持在室温下时的使用寿命延长。举例来说，制冷部986可被配置成将聚合物分离介质维持在8摄氏度到12摄氏度的温度范围内。在示例性实施例中，当存储在生物分析装置900内时，用户可更换盒具有以月为单位测量的可用寿命。举例来说，聚合物的可用寿命可大于1个月、大于2个月或更长。举例来说，在图10的示例性实施例中，当盒202存储在生物分析装置900中并且经由制冷部986保持在相对低的温度下时，分离介质的使用寿命为4个月。分离介质和盒的使用寿命为至少4个月被认为是在本公开的范围内。

使得盒202和相关联的分离介质容器246能够储存在生物分析装置900内提供与易用性和防止污染相关的益处。举例来说，在传统装置中，用户必须在每次使用装置时将含有聚合物分离介质的容器连接到装置，并且然后必须在分析结束时将聚合物分离容器断开用于储存，例如在与分析装置分离的冰箱中。如本文所公开的，允许将聚合物分离介质在生物分析装置内的盒中储存延长的时间段简化使用生物分析装置的工作流程并且消除空气或其它污染物进入装置的流体部的可能途径，由此减少用户工作负荷并且提高装置的可靠性。

图10还示出光学检测器装置988的一部分，其被配置成与盒202的检测部712(图7)介接，以便于在电泳程序期间检测和收集来自在毛细管204内的分析物的光学信息。结合图15进一步详细地讨论光学检测器装置988。图10还示出温度调节部990，其配置成与盒202介接以在电泳程序期间加热一个或多个毛细管204(图3)。下文结合图19进一步讨论温度调节部990。

参考图11，示出盒202与盒对准结构982联接。如上文所提到，生物分析装置900可被配置成使用于安装盒202的程序的至少一部分自动化用于在生物分析装置900内使用。举例来说，在图11所示的示例性实施例中，一旦盒202插入并且盒对准结构982滑动到盒202的对准狭槽240中，生物分析装置900被配置成自动将盒202移动到适当位置用于使用。在图11中，生物分析装置900被配置成如通过启动马达(未示出)在图11中示出的箭头的方向上移动盒202，所述马达通过托架组合件983的螺纹部分(未示出)使导杆992旋转，以将托架组合件983和盒202移动到适当位置用于在生物分析装置900中使用。在图11的示例性实施例中，用户在第一方向上(例如沿盒202的长度)插入盒202，并且生物分析装置900被配置成在垂直于第一方向的第二方向上自动移动盒(例如在图11中示出的箭头的方向上移动盒202)以将盒202与生物分析装置900的各种接口联接，并且制备生物分析装置用于如下文描述使用。所属领域普通技术人员将了解，盒在任何其它方向或方向的组合上的移动以将盒与生物分析装置联接在本公开的范围内。

举例来说，图12和13示出被配置成与用户可更换盒的流控部1310(图13)(例如在图2和4中示出的盒202的流控部210)介接致动部1222(图12)的详细透视图。致动部1222包括多个致动构件1294，其作用于流控部1310的组件，如阀250和252以及流体转移装置254(例如，注射泵)。在此示例性实施例中，致动构件1294包括分叉构件1296，其分别在阀250、252和流体传递装置254的轴1397上滑动。致动构件1294的移动(通常在图12和13的透视图中向上和向下)通过在轴1397上的凸缘253和分叉构件1296之间的相互作用传输到阀250、252。阀250、252的移动可打开和关闭在流体通道556、560和562(图5)之间的通路，由此将一个或多个毛细管与分离介质容器246和缓冲液储槽248流体连接或分开，如结合图14A-14C所论述。

在图12和13的示例性实施例中，致动部1222包括阳极连接器1295。阳极连接器1295被配置成当盒202安装在生物分析装置900内时接触阳极1316(图13)，在生物分析装置的阳极1316和电压部124(图1)之间产生导电路径。

此外，致动部1222包括对准特征，其被配置成与盒202的流控部1310的互补对准特征介接。举例来说，在图12和13的实施例中，对准销1257被配置成进入在流控部1310中的对准孔1340，以便于当盒202(图2)安装在生物分析装置900(图9)内时在致动部1222和流控部1310之间的对准。所属领域普通技术人员将了解，可使用各种其它对准机构来实现致动部1222和流控部1310的正确对准。

图14A-14C示出阀250、252的各种状态，用于基于致动部1222(图12)的致动构件1296的移动和位置使用生物分析装置100(图1)准备和执行电泳。在图14A中，阀252关闭，阻挡在缓冲液储槽248和流体通道556之间的流动，而阀250打开，允许在分离介质容器246和流体通道556之间流动通过流体通道560。与流体转移装置254相关联的致动构件1294致动流体转移装置254(例如，将注射泵轴向上移动)到产生压力以将聚合物吸入流体转移装置254的位置。

在图14B中，与分离介质容器246相关联的阀250关闭，并且与流体转移装置254相关联的致动构件1294移动(例如，向下)到增加流体转移装置254中的压力的位置，以便迫使聚合物分离介质离开流体转移装置254并且通过毛细管端口558进入一个或多个毛细管204(图3)。

在图14C中，阀252打开，允许缓冲液流入流体通道556并且在缓冲液储槽248(图4)中的一个或多个毛细管204和阳极1316(图13)之间形成导电路径。在阳极1316和在一个或多个毛细管204中的聚合物分离材料之间建立导电路径的情况下，可在施加电压差的情况下继续电泳分析，如结合图1所论述。致动构件1294的移动可通过在生物分析装置900的控制器或其它处理器上实施的软件算法来控制，或以其它方式自动化以在来自用户的最小输入的情况下进行电泳程序。

现在参考图15，示出生物分析装置900的光学检测器装置988。光学检测器装置988可包括例如被配置成照射在毛细管中的分析物的一个或多个光源(例如，激光器)，和被配置成检测来自分析物的光(例如荧光)发射的一个或多个检测器。当用户可更换盒202安装在生物分析装置900内时，光学检测器装置988装配在图16中示出的盒壳体238的凹槽1600内，并且检测部212的至少一部分接纳在光学检测器装置988的凹槽1502内。举例来说，在图15和16的实施例中，块768和块安装件770接纳在光学检测器装置988的凹槽1502内。如上文结合图7和8所论述，块768以柔性方式安装到盒壳体238，由此补偿盒202相对于光学检测器装置988的任何未对准。在图15和16的示例性实施例中，光学检测器装置988和检测部212通过盒202和托架组合件983的移动而在一起，如结合图11所论述。

现在参考图17，生物分析装置900(图9)的阴极连接器部分1704被配置成在电压部(如在图1中示出的电压部124)和一个或多个毛细管204(图3)的阴极末端之间形成导电途径。举例来说，在图17中，阴极连接器部分1704包括被配置成通过阴极块234接触导电套管236的阴极连接器销1705的阵列。阴极块234可被配置成与盒202(图2)的壳体236可移动地联接。举例来说，在一些实施例中，阴极块234被配置成可以与结合图7和8论述的检测部712类似的方式相对于壳体236移动。举例来说，阴极块234可通过弹簧或其它柔性构件联接到壳体236。对准销1706接近阴极连接器销1705安置，并且接收在阴极块234上的对准孔1708内，以使导电套管236与阴极连接器销1705对准。阴极连接器销1705可操作地连接到生物分析装置900的电压部124(图1)。当阴极连接器销1705与导电套管236接触时，缓冲液阀252打开，如结合图14C所论述，生物分析装置900的电压部124在阳极(例如，在图1中的阳极116)和阴极106(图1)两端产生电压差，以使分析物迁移通过一个或多个毛细管104，如结合图1所论述。

现在参考图19，示出生物分析装置100(图1)的盒202和温度调节部1910的示例性实施例的侧内部视图。温度调节部1910包括加热元件1912(例如，电阻加热器、化学加热装置或另一种加热装置)和空气移动装置1914(例如，鼓风机、风扇等)。温度调节部1910与盒202联接并且产生通过盒202的升温空气流1916，以在使用生物分析装置900期间将一个或多个毛细管204(图3)加热到期望温度。举例来说，在图19的实施例中，温度调节部1910包括与在用户可更换盒202的壳体238中的端口237(图2)对准的端口1917。在使用生物分析装置900期间，温度测量装置1918(例如，热敏电阻、包括热电偶的电路等)监测气流的温度并且根据需要调节温度，通过例如调节空气流量，调节通过加热元件1912的电流，使加热元件1912循环开关，或通过其它方法。作为非限制性实例，温度调节部1910可被配置成将一个或多个毛细管204维持在例如60摄氏度的标示温度下。温度调节部1910可被配置成将一个或多个毛细管204维持在标示温度的范围内，举例来说，在+/-0.5摄氏度、+/-1摄氏度范围内，或更窄或更宽的温度范围

用户可更换盒202可被配置成使得能够将盒202长期储存在生物分析装置900(图9)上或之外。举例来说，盒可装配有盖子和/或保护器，以在盒202存储在生物分析装置900外或在运输期间时防止盒202的各种部件的污染或干燥。举例来说，如图20所示，盒202可在检测部712上方装配有灰尘盖2020(图7)，以防止颗粒污染物聚集在一个或多个毛细管204和/或玻璃块768上。灰尘盖2020可由例如聚合物材料、纤维材料或任何其它合适的材料制备，并且可被配置用于在盖壳体238的凹槽1600(图16)内的压配合、过盈配合、搭扣配合等。

继续参考图20，在示例性实施例中，用户可更换盒202还装配有被配置成保护导电套管236免受损坏或污染的阴极保护器2022。举例来说，阴极保护器2022可被配置成形成抵靠用户可更换盒202的壳体238的密封。此外，阴极保护器可提供有其中安置的聚合物或凝胶材料，以在运输和/或储存期间保持导电套管236含水。

本公开提供一种生物分析装置，其被配置成执行便于整体工作流程和使用的毛细管电泳。举例来说，与先前的装置相比，装置可导致较少的使用培训和较少的用户方的密集操作活动。与其它装置相比，本公开的各种示例性实施例减少用户准备样本分析和执行样本分析必须完成的动作的数量。

尽管出于清楚和理解的目的已在某些细节上描述前述示例性实施例，但是所属领域的技术人员将通过阅读本公开而清楚，在不脱离本文中的公开内容和权利要求的范围的情况下可进行结构、形式、方法和细节上的各种改变。举例来说，可将上文所描述的所有技术、设备、系统和方法以各种组合使用。

Claims (4)

1.一种使用生物分析装置执行毛细管电泳的方法，其包含：

在所述生物分析装置中插入包含一个或多个毛细管的可移除盒；

使用所述生物分析装置的致动器致动所述可移除盒的流体转移装置，所述致动所述流体转移装置使分离介质从分离介质储存容器转移到所述一个或多个毛细管中；和

使用所述生物分析装置的致动器致动所述可移除盒的缓冲液阀，所述致动所述缓冲液阀使所述毛细管的末端暴露于导电缓冲液。

2.根据权利要求1所述的方法，其进一步包含在所述致动所述流体转移装置之前致动分离介质阀致动器以关闭在所述一个或多个毛细管和分离介质储存容器之间的分离介质阀。

3.根据权利要求1所述的方法，其进一步包含在所述生物分析装置的阳极和阴极之间施加电压差，所述阳极与所述一个或多个毛细管的第一末端电联接，并且所述阴极与所述一个或多个毛细管的第二末端电联接。

4.根据权利要求1所述的方法，其进一步包含用所述生物分析装置的光学检测器检测在所述一个或多个毛细管内的分析物。

Images