CN1235038C - 毛细管阵列电泳旋转式激光扫描共聚焦荧光检测仪 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种毛细管阵列电泳仪，具体地说是一种采用激光旋转扫描共聚焦荧光检测的圆形毛细管阵列电泳仪；主要由激光器、高速直流电机、旋转编码器、高压电源、毛细管、缓冲液池、反射镜及检测器等组成，毛细管呈圆形对称阵列分布，采用高速直流电机加快数据采集速度并以旋转编码器准确定位每根毛细管的位置。旋转反射镜置于毛细管的圆柱中心轴上，其反射面与中心轴呈45度角，激光器发出的激光经反射镜聚焦于毛细管上，毛细管上激发的荧光信号沿光路传递到检测器。本发明的优点为：高通量分析样品、毛细管定位准确、数据采集速度快、精确度高，自动化程度高。

Description

毛细管阵列电泳旋转式激光扫描共聚焦荧光检测仪

技术领域

本发明涉及一种毛细管阵列电泳仪，具体地说是一种毛细管阵列电泳旋转式激光扫描共聚焦荧光检测仪。

背景技术

随着组合化学的发展，成百上千种的药物在一天内被合成出来，表征和分析这些药物需要高通量的仪器和方法，要求高通量的药物和生物分析技术的发展。毛细管电泳在分析化学方面的应用日益广泛，对无机离子和有机生物的检测都有报道，已经成为重要的分析工具，毛细管电泳具有分析速度快、消耗样品量少和分离效率高的特点，由于毛细管的尺寸适于多通道分析，所以毛细管阵列电泳技术逐渐发展起来。

目前毛细管阵列电泳仪主要应用于DNA测序方面，多采用激光诱导荧光技术检测，激光诱导荧光技术在毛细管阵列电泳的应用由于检测方式的不同而分为两种，一种为成像式检测，采用一束激光同时照射到所有的阵列毛细管上，采用大尺寸透镜同时将分离样品的荧光信号传递给检测器；另一种检测方式为扫描式检测，采用激光逐根扫描毛细管，将每根毛细管的荧光信号传递检测器。这两种方法各有优缺点，成像式检测要求激光强度高、照射到每根毛细管上的激光强度要求相同，而扫描式则需要机械移动激光或阵列毛细管，控制往返平移的机械技术要求高，要求有高的精确度，并且扫描式采集数据的速度较慢。

发明内容

本发明的目的在于提供一种快速大量读取数据的毛细管阵列电泳旋转式激光扫描共聚焦荧光检测仪。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

主要由激光器、双轴高速直流电机、旋转编码器、高压电源、毛细管、缓冲液池、反射镜及检测器组成，其中毛细管两端分别置于缓冲液池中，并与高压电源的二电极相连，毛细管呈圆形对称分布，采用双轴高速直流电机加快数据采集速度并以旋转编码器准确定位每根毛细管的位置，旋转反射镜置于毛细管的圆柱中心轴上，其反射面与中心轴呈45度角，中心轴上的反射镜可与圆柱状分布的毛细管相对旋转，激光器发出的激光经反射镜聚焦于毛细管上，毛细管上激发的荧光信号经光路传递到检测器。

具体结构组成可为：

一圆柱环，其固定于支撑座上，其上均布有小孔，毛细管穿过其上的小孔固定；

一双轴直流电机，其在圆柱环的上部，固定于支撑座上，外接稳压电源，下轴接反射镜，上轴连接一旋转编码器；旋转编码器将毛细管位置信号经译码电路、数据采集卡传递给计算机；

一双色镜，其位于反射镜下方并与反射镜平行，反射镜和双色镜间设置有透镜，激光经双色镜、透镜聚焦于毛细管上；

一光电倍增管，荧光信号经反射镜及透镜共聚焦反射到达双色镜，再经第二透镜、截止片、光阑及滤光片后传递给光电倍增管，光电倍增管将信号传递给数据采集卡，数据采集卡将信号传递给计算机。

为便于安装最好在激光器与双色镜间设有第二反射镜，激光器发出的激光经第二反射镜传递给双色镜；在支撑座上加装一中空圆柱，圆柱环套设于中空圆柱上，双轴直流电机固定在中空圆柱内。

本装置中最好采用可调速双轴高速直流电机，最高转速为4000转/分；采用旋转编码器来精确定位每根毛细管的位置，旋转编码器的分辨率越高，可以提高准确定位的毛细管数就越多，最好采用高分辨率的绝对型旋转编码器，根据编码器的信号确定每根毛细管的位置可定位更多根毛细管；激光器可采用连续激光。

本发明具有如下优点：

1.高通量分析样品。毛细管阵列电泳仪可以高通量，并行分离检测样品，可同时分离分析多根毛细管，即高通量的样品分析，一次可同时检测上千根毛细管；消耗样品量少、分离效率高；本发明采用新的扫描式毛细管阵列检测，克服扫描式检测方式的缺点(例如扫描速度不稳、检测数据速度较慢容易漏采数据)，采取圆形对称的毛细管阵列，采用高速直流电机与旋转译码器相结合来定位毛细管的位置，采用的检测方式为旋转式共聚焦激光诱导荧光检测，数据采集速度快，提供了一种高通量分离样品、毛细管阵列电泳装置。

2.毛细管定位准确、数据采集速度快、精确度高。直流电机和编码器的结合具有采集数据准确的特点，编码器发出的脉冲数与毛细管数量一致，每发一个脉冲采集一个数据，定位准确，避免了漏点及错位。

3.自动化程度高。将高速直流电机及旋转编码器应用于毛细管阵列电泳仪，加强了毛细管阵列电泳仪的自动化。

附图说明

图1为本发明装置的原理图；

图2为本发明具体的实物图；

图3为8通道实验分离的结果图。

具体实施方式

实施例

整个装置主要激光器1、高压电源2、毛细管3、第一缓冲液池4、第二缓冲液池5、第一电极6、第二电极7、反射镜8、第二反射镜24、双色镜9、透镜10、第二透镜26、滤光片11、光阑12、光电倍增管13、稳压电源14、高速双轴直流电机15、旋转编码器16、支撑杆17、电机支撑座18、中空圆柱19、对称圆周分布有小孔的园柱环20、译码电路21、数据采集卡22、计算机23、截止片25组成。

将圆柱环20套在中空圆柱19上，然后将圆柱19固定到支撑座18上，将毛细管3穿过圆柱环20上的小孔固定，毛细管3两端分别接接第一缓冲液池4、第二缓冲液池5，双轴直流电机15固定在圆柱19里，双轴直流电机15下轴接反射镜8，上轴连接旋转编码器16，将旋转编码器信号传递给译码电路21，译码电路21将信号传递给数据采集卡22，数据采集卡22将信号传递给计算机23，激光器1发出激光经第二反射镜24反射透过双色镜9，经过透镜10和反射镜8聚焦到圆周排列的毛细管3上，分离的化合物所发射出的长波长荧光经反射镜8及透镜10共聚焦反射到达双色镜9，双色镜9反射荧光，荧光信号经第二透镜26、截止片25、光阑12及滤光片11后传递给光电倍增管13，光电倍增管13将信号传递给数据采集卡22，接着数据采集卡将信号传递给计算机23，计算机23根据旋转译码器信号16来区分毛细管3的位置，从而将光电倍增管13的信号定位于每根毛细管。

本实施例8通道的毛细管阵列检测仪，其分离通道为毛细管3，8根毛细管3成圆形对称排列在园柱环20上，双轴直流电机15，一轴与反射镜或透镜相连另一轴与旋转编码器16软连接；使用透镜10、第二透镜26、反射镜8、双色镜9构成共聚焦式激光诱导荧光检测；利用旋转编码器16输出的信号作为数据采集卡22的采样触发信号，可以进行高通量、并行化合物分离与检测；样品为4种混合的氨基酸，用异硫氰酸荧光素标记，采用毛细进样10秒，分离缓冲液为10mM硼酸缓冲液(PH＝10，含5mMγ环糊精)，分离电压6.4KV；分离结果见图3：其中X轴为样品流出的时间(单位为分钟)，Y轴为通道数(共为8个通道)，Z轴为信号的峰高，每个通道流出样品峰的顺序依次为赖氨酸、异硫氰荧光素、酪氨酸、谷氨酸、天冬氨酸(流出时间依次增大)。

Claims (2)

1.毛细管阵列电泳旋转式激光扫描共聚焦荧光检测仪，主要由激光器(1)、高压电源(2)、毛细管(3)、缓冲液池、反射镜(8)、高速双轴直流电机(15)、旋转编码器(16)及检测器组成，其特征在于：毛细管(3)两端分别置于缓冲液池中，并与高压电源(2)的二电极相连，毛细管(3)呈圆形对称分布，采用双轴高速直流电机(15)加快数据采集速度并以旋转编码器(16)准确定位每根毛细管的位置，反射镜(8)置于毛细管(3)的圆柱中心轴上，其反射面与中心轴呈45度角，中心轴上的反射镜(8)可与圆柱状分布的毛细管(3)相对旋转，激光器(1)发出的激光经反射镜(8)聚焦于毛细管(3)上，毛细管(3)上激发的荧光信号经光路传递到检测器；

一圆柱环(20)，其固定于支撑座(18)上，其上均布有小孔，毛细管(3)穿过其上的小孔固定；

一双轴直流电机(15)，其在圆柱环(20)的上部，固定于支撑座(18)上，外接稳压电源(14)，下轴接反射镜(8)，上轴连接一旋转编码器(16)，旋转编码器(16)将毛细管位置信号经译码电路(21)、数据采集卡(22)传递给计算机(23)；

一双色镜(9)，其位于反射镜(8)下方并与反射镜(8)平行，反射镜(8)和双色镜(9)间设置有透镜(10)，激光经双色镜(9)、透镜(10)聚焦于毛细管(3)上；

一光电倍增管(13)，荧光信号经反射镜(8)及透镜(10)共聚焦反射到达双色镜(9)，再经第二透镜(26)、截止片(25)、光阑(12)及滤光片(11)后传递给光电倍增管(13)，光电倍增管(13)将信号传递给数据采集卡(22)，数据采集卡(22)将信号传递给计算机(23)；

在激光器(1)与双色镜(9)间设有第二反射镜(24)，激光器(1)发出的激光经第二反射镜(24)传递给双色镜(9)；

在支撑座(18)上加装一中空圆柱(19)，圆柱环(20)套设于中空圆柱(19)上，双轴直流电机(15)固定在中空圆柱(19)内。

2.按权利要求1所述荧光检测仪，其特征在于：激光器(1)采用连续激光。

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