CN206002443U - 一种毛细管电泳检测系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了毛细管电泳检测系统，至少两个激光器，一根毛细管，所述毛细管中的检测样品包括多种目标待检物质，所述目标待检物质包括标记了荧光染料的生物物质或者结合有标记了荧光染料的抗体的生物物质；多个探测器；至少两个激光器输出的激光照射在毛细管上，毛细管中的检测样品中的荧光染料受到激光的激发产生多个波长范围的荧光，多个探测器接收多个波长范围的荧光，进而检测毛细管中的检测样品所含的多种目标待检物质的种类和含量。采用至少两个激光器照射毛细管，每个激光器输出的激光波长不同，能够激发的荧光的波长范围的个数比一个激光器能够激发的荧光的波长范围的个数多，提高检测速度，节省检测样品。

Description

一种毛细管电泳检测系统

技术领域

本实用新型涉及检测技术领域，特别是涉及一种毛细管电泳检测系统。

背景技术

毛细管电泳(capillary electrophoresis，CE)技术是以毛细管为分离通道，以高压直流电场为驱动力的新型液相分离技术。毛细管电泳一般采用石英毛细管柱，在毛细管外部高压电场作用下，一侧的缓冲液由于带正电而向负极方向移动。于此同时，在缓冲溶液中，带电生物分子在毛细管外部高压电场作用下，以各自不同速度，向与该带电生物分子所带电荷极性相反的电极方向移动，形成电泳。

现有技术中，把毛细管电泳技术与荧光标记分析技术相结合，对检测样品中所含的物质进行检测。在生物物质上标记荧光染料，生物物质在毛细管中移动的过程中，荧光染料受到光源激发产生荧光，探测器接收所产生的荧光，分析所接收的荧光来检测毛细管中样品中目标待检物质的种类或含量。目前常用的检测手段，是采用一个激光器激发一根毛细管中检测样品上的荧光染料所产生的荧光进行检测，每次只能检测一种目标待检物质。若检测样品中有大量种类的目标待检物质需要检测时，只能分为多次进行检测，检测速度慢，检测样品耗费大。

实用新型内容

本实用新型解决的技术问题在于提供一种毛细管电泳检测系统，从而能够一次性检测同一检测样品中大量种类的生物物质，检测速度快，检测样品消耗少。

为此，本实用新型解决技术问题的技术方案是：

一种毛细管电泳检测系统，所述系统包括：

至少两个激光器，每个激光输出的波长不同；一根毛细管，所述毛细管中的检测样品包括多种目标待检物质，所述目标待检物质包括标记了荧光染料的生物物质或者结合有标记了荧光染料的抗体的生物物质；多个探测器；

所述至少两个激光器输出的激光照射在所述毛细管上，所述毛细管中的检测样品中荧光染料受到激光的激发产生多个波长范围的荧光，所述多个探测器接收多个波长范围的荧光，进而检测所述毛细管中的检测样品中包括的多种目标待检物质的种类或含量。

可选的，每个探测器包括：

一个滤光片，以及一个光电探测器；

每个滤光片透过一个波长范围的荧光，每个光电探测器接收该光电探测器前方设置的滤光片透过的荧光。

可选的，所述系统还包括：

控制器，以及与所述控制器相连的扫描头，多个分光镜；

每个分光镜对应于一个激光器，每个激光器配备有一个探测器，分光镜的个数，激光器的个数与探测器的个数都相同；

所述扫描头扫描过所述毛细管时，每个激光器输出的激光通过所述扫描头中的第一光纤透射过该激光器对应的分光镜依次照射在所述毛细管上，所述毛细管中的荧光染料被激发的荧光经由该激光器对应的分光镜反射至所述扫描头中的第二光纤传输至给该激光器配备的探测器；

每个激光器输出的激光照射在所述毛细管上激发出至少一个波长范围的荧光，每个激光器激发的荧光被该激光器配备的探测器所接收。

可选的，

所述至少两个激光器安装在所述扫描头内。

可选的，所述探测器包括：

反射镜，多个滤光片，以及多个光电探测器，所述滤光片的个数与光电探测器的个数相同，每个光电探测器安装在一个滤光片后面；

所述反射镜将入射至所述探测器所接收的荧光反射至所述多个滤光片上；

每个滤光片透过一个波长范围的荧光，将其他波长范围的荧光反射至所述反射镜；

每个光电探测器接收该光电探测器前方设置的滤光片透过的荧光。

可选的，所述探测器还包括：

多个聚焦镜，聚焦镜的个数与光电探测器的个数相同；

每个聚焦镜设置在一个光电探测器前，将一个滤光片透过的荧光聚焦至一个光电探测器。

可选的，其特征在于，

所述目标待检物质包括体液中的蛋白质分子，多肽分子，氨基酸分子，氨基酸衍生物的分子，生物碱分子，含氮类非蛋白生物分子，类固醇分子，甾醇类分子，核苷酸分子，核苷酸衍生物分子，脂类，脂肪酸衍生物，糖类，维生素，脂蛋白，载脂蛋白，糖蛋白，粘蛋白，金属蛋白，糖脂中的任意一种或多种。

可选的，

所述目标待检物质包括DNA，以及至少一种权利要求7所述的生物物质。

通过上述技术方案可知，本实用新型有如下有益效果：

本实用新型提供了一种毛细管电泳检测系统，至少两个激光器，一根毛细管，所述毛细管中的检测样品包括多种目标待检物质，所述目标待检物质包括标记了荧光染料的生物物质或者结合有标记了荧光染料的抗体的生物物质；多个探测器；所述至少两个激光器输出的激光照射在所述毛细管上，所述毛细管中的检测样品中的荧光染料受到激光的激发产生多个波长范围的荧光，所述多个探测器接收多个波长范围的荧光，进而检测所述毛细管中的检测样品所含的物质的种类或含量。采用至少两个激光器照射毛细管，每个激光器输出的激光波长不同，能够激发的荧光的波长范围的个数比一个激光器能够激发的荧光的波长范围的个数多，一个波长范围的荧光代表一种目标待检物质，采用至少两个激光器比一个激光能够检测的目标待检物质的种类多，提高检测速度，节省检测样品。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例提供的一种毛细管电泳检测系统结构示意图；

图2为本实用新型实施例提供的毛细管电泳检测系统一种可能的结构示意图；

图3为本实用新型实施例提供的毛细管电泳检测系统另一种可能的结构示意图；

图4为本实用新型实施例提供的一种探测器结构示意图；

图5为本实用新型实施例提供的另一种探测器结构示意图；

图6为本实用新型实施例提供的毛细管电泳检测系统进行检测的实例流程图。

具体实施方式

为了给出同时检测多种标记了荧光染料的生物物质的实现方案，本实用新型实施例提供了一种毛细管电泳检测系统，以下结合说明书附图对本实用新型的优选实施例进行说明。

现有技术中采用一个激光器激发一个毛细管中检测样品所产生的荧光进行检测，一个激光器能够激发的荧光的波长范围的个数有限，一个波长范围的荧光代表一种目标待检物质，即一个激光器能够检测的检测样品中目标待检物质的种类有限，一次只能检测四、五种生物物质。一般情况下，每次检测都需要检测大量种类的生物物质，需要采用多次检测才能完成。不仅检测所需的时间很长，每次检测都需要一份检测样品，所需的检测样品量大，尤其是检测样品大都是血液，会给患者带来一定的伤害。

本实用新型提供了一种可以从一份检测样品中同时检测大量种类的物质的系统。

图1为本实用新型实施例提供的一种毛细管电泳检测系统结构示意图，包括：

至少两个激光器101，每个激光输出的波长不同；一根毛细管102，所述毛细管102中的检测样品包括多种目标待检物质，所述目标待检物质包括标记了荧光染料的生物物质或者结合有标记了荧光染料的抗体的生物物质；多个探测器103；

至少两个激光器101输出的激光照射在毛细管102上，毛细管102中的检测样品中的荧光染料受到激光的激发产生多种波长范围的荧光，多个探测器103接收多种波长范围的荧光检测所述毛细管中的检测样品所含物质的种类或含量。荧光染料可以是直接标记在目标待检物质上的荧光染料，还可以是标记在与目标待检物质结合的抗体上的荧光染料。

每个激光器输出的激光经由反射镜反射或者光纤的传输照射到毛细管102上，透射过毛细管102，激发毛细管102中检测样品中的荧光染料发出荧光。每个激光器输出的激光波长不同，能够激发出的荧光的波长范围也不同。不同波长范围的荧光代表毛细管中检测样品中不同种类的目标待检物质。激发所得的荧光波长范围的个数越多，所能检测的物质种类也越多。

一种波长的激光器能够激发的荧光的波长范围的个数有限，采用不同波长的至少两个激光器能够激发的荧光的波长范围的个数比一个激光器能够激发的荧光的波长范围的个数多，不同的波长范围的荧光代表不同的生物物质种类，进而能够检测的生物物质种类也多。

毛细管102所采用的毛细管内径为5微米至100微米，外径为50微米至300微米，长度为3厘米至80厘米。

毛细管电泳检测系统检测物质至少包括两种可能的结构，第一种可能的结构，如图2所示，每个探测器包括：

一个滤光片，以及一个光电探测器；

每个滤光片透过一个波长范围的荧光，每个光电探测器接收该光电探测器前方设置的滤光片透过的荧光。

在第一种可能的结构中，多个探测器中，每个探测器包括一个滤光片，以及一个光电探测器。一个滤光片只能透过一个波长范围的荧光，将其他波长范围的荧光反射出去，而每个滤光片后面所设置的光电探测器，用于接收该滤光片所透过的荧光。

以图2为例，滤光片m1和光电探测器n1为一个探测器，滤光片m1设置在光电探测器n1前，光电探测器n1接收滤光片m1透过的荧光；滤光片m2和光电探测器n2为一个探测器，滤光片m2设置在光电探测器n2前，光电探测器n2接收滤光片m2透过的荧光；滤光片m3和光电探测器n3为一个探测器，滤光片m3设置在光电探测器n3前，光电探测器n3接收滤光片m3透过的荧光，以此类推，滤光片mi和光电探测器ni为一个探测器，滤光片mi设置在光电探测器ni前，光电探测器ni接收滤光片mi透过的荧光。其中，i为至少两个激光器激发毛细管中的检测样品中的荧光染料所产生的荧光的波长范围的个数。

第二种可能的结构，如图3所示，所述系统还包括：

控制器301，以及与所述控制器相连的扫描头302，多个分光镜。

每个分光镜对应于一个激光器，每个激光器配备有一个探测器，分光镜的个数，激光器的个数与探测器的个数都相同。

所述扫描头302扫描过所述毛细管102时，每个激光器输出的激光通过所述扫描头302中的第一光纤透射过该激光器对应的分光镜依次照射在所述毛细管102上，所述毛细管102中检测样品中的荧光染料被激发的荧光经由该激光器对应的分光镜反射至所述扫描头302中的第二光纤传输至给该激光器配备的探测器；

每个激光器输出的激光照射在所述毛细管上激发出至少一个波长范围的荧光，每个激光器激发的荧光被该激光器配备的探测器所接收。

扫描头302中包括多个分光镜，多个第一光纤，以及多个第二光纤。每个激光器对应于一个分光镜，一个第一光纤，一个第二光纤。每个激光器输出的激光由该激光器对应的第一光纤传输，透过该激光器对应的分光镜照射在毛细管102上，毛细管102中检测样品中的荧光染料被激发的荧光，经由该激光器对应的分光镜反射至该激光器对应的第二光纤，第二光纤将接受到的荧光传输至给该激光器配备的探测器。

这里需要说明的是，第一光纤中的“第一”，第二光纤中的“第二”，表示的不是顺序，而是一类，第一光纤不是一个光纤，而是一类光纤，第二光纤也不是一个光纤，而是一类光纤，扫描头302中有多个第一光纤，多个第二光纤，第一光纤的个数，第二光纤的个数与激光器的个数相同，每个激光器都对应一个第一光纤和第二光纤。

举例说明，如图3所示，激光器a1输出的激光由扫描头中第一光纤x1传输，透射过分光镜y1照射在毛细管102中，毛细管102的检测样品中荧光染料被激发出的荧光由分光镜y1反射至扫描头中第二光纤z1，由第二光纤z1将荧光传输至给激光器a1配备的探测器b1；激光器a2输出的激光由扫描头中第一光纤x2传输，透射过分光镜y2照射在毛细管102中，毛细管102的检测样品中荧光染料被激发出的荧光由分光镜y2反射至扫描头中第二光纤z2，由第二光纤z2将荧光传输至给激光器a2配备的探测器b2；激光器a3输出的激光由扫描头中第一光纤x3传输，透射过分光镜y3照射在毛细管102中，毛细管102的检测样品中荧光染料被激发出的荧光由分光镜y3反射至扫描头中第二光纤z3，由第二光纤z3将荧光传输至给激光器a3配备的探测器b3；激光器a4输出的激光由扫描头中第一光纤x4传输，透射过分光镜y4照射在毛细管102中，毛细管102的检测样品中荧光染料被激发出的荧光由分光镜y4反射至扫描头中第二光纤z4，由第二光纤z4将荧光传输至给激光器a4配备的探测器b4。

在实际应用中，激光器和探测器的个数可以根据实际需要具体设置，并不仅限于图3所示的四个激光器和四个探测器，激光器和探测器的个数相同即可。

在一个例子中，至少两个激光器安装在扫描头302中。当然，至少两个激光器还可以安装在扫描头302外。多个探测器可以安装在扫描头302外，还可以安装在扫描头302内。技术人员可以按照实际需要具体设置。

控制器301控制扫描头302扫描过所述毛细管102，以使得每个激光器输出的激光逐一照射在毛细管102上，接收毛细管102中的检测样品中荧光染料被激发所产生的荧光。扫描头302扫描的方向如图3所示。这里需要说明的是，扫描头302扫描的方向也可以与图3所示的扫描方向相反，技术人员根据实际需要自行设定即可。

第二种可能的实现方式中，在一个例子中，如图4所示，所述探测器包括：

反射镜，多个滤光片，以及多个光电探测器，所述滤光片的个数与光电探测器的个数相同，每个光电探测器安装在一个滤光片后面；

所述反射镜将入射至所述探测器所接收的荧光反射至所述多个滤光片上；

每个滤光片透过一个波长范围的荧光，将其他波长范围的荧光反射至所述反射镜；

每个光电探测器接收该光电探测器前方设置的滤光片透过的荧光。

在毛细管电泳检测系统中，有多个探测器，每个探测器都包括反射镜，多个滤光片，以及多个光电探测器。一个激光器能激发几个波长范围的荧光，给该激光器配备的探测器接收所激发的几个波长范围的荧光。探测器中包括反射镜，反射镜将探测器所接收的荧光反射至滤光片。每个滤光片透过一种波长范围的荧光，将其他波长范围的荧光反射回反射镜。在每个滤光片后面设置有一个光电探测器，该光电探测器只接收滤光片所透过的一种波长范围的荧光。进而实现探测器接收一个激光器所激发的所有波长范围的荧光。并且，为了减少光能的损失，每个滤光片与反射镜紧贴放置。

以图4为例，所述探测器包括一个反射镜401，四个滤光片p1～p4，四个光电探测器q1～q4。滤光片的个数与光电探测器的个数相同。

反射镜401较大，可以覆盖所有的滤光片p1～p4，每个滤光片p1～p4与该反射镜501紧贴放置。所接收的荧光被反射镜401反射至每个滤光片p1～p4。滤光片p1透过的荧光被光电探测器q1所接收，滤光片p2透过的荧光被光电探测器q2所接收，滤光片p3透过的荧光被光电探测器q3所接收，滤光片p4透过的荧光被光电探测器q4所接收。

在实际应用中，每个探测器中设置的滤光片和光电探测器的个数，不会少于一个激光器能够激发的荧光的波长范围的个数。一般情况下，一个激光器能够激发四五个波长范围的荧光，一个探测器中设置四五个滤光片和四五个光电探测器即可。

光电探测器包括电荷耦合元件(Charge-coupled Device，CCD)图像传感器，雪崩光电二极管(Avalanche Photo Diode，APD)，互补金属氧化物半导体(ComplementaryMetal Oxide Semiconductor，CMOS)图像传感器，以及光电倍增管(Photo MultiplierTube，PMT)中任意一种。

第二种可能的实现方式中，在一个例子中，如图5所示，所述探测器还包括：

多个聚焦镜，聚焦镜的个数与光电探测器的个数相同；

每个聚焦镜设置在一个光电探测器前，将一个滤光片透过的荧光聚焦至一个光电探测器。

在每个光电探测器前面添加一个聚焦镜，该聚焦镜将一个滤光片透过的荧光聚焦至光电探测器。如图5所示，聚焦镜L1将滤光片p1透过的荧光聚焦至光电探测器q1；聚焦镜L2将滤光片p2透过的荧光聚焦至光电探测器q2；聚焦镜L3将滤光片p3透过的荧光聚焦至光电探测器q3；聚焦镜L4将滤光片p4透过的荧光聚焦至光电探测器q4。

在一个例子中，所述目标待检物质包括体液中的蛋白质分子，多肽分子，氨基酸分子，氨基酸衍生物的分子，生物碱分子，含氮类非蛋白生物分子，类固醇分子，甾醇类分子，核苷酸分子，核苷酸衍生物分子，脂类，脂肪酸衍生物，糖类，维生素，脂蛋白，载脂蛋白，糖蛋白，粘蛋白，金属蛋白，糖脂中的任意一种或多种。

在另一个例子中，所述目标待检物质包括DNA，以及体液中的蛋白质分子，多肽分子，氨基酸分子，氨基酸衍生物的分子，生物碱分子，含氮类非蛋白生物分子，类固醇分子，甾醇类分子，核苷酸分子，核苷酸衍生物分子，脂类，脂肪酸衍生物，糖类，维生素，脂蛋白，载脂蛋白，糖蛋白，粘蛋白，金属蛋白，糖脂中的任意一种或多种。

本实用新型提供的毛细管电泳检测系统，第一次实现了在同一检测样品中，同时检测DNA以及非DNA生物物质，将基因检测和临床生化检测，免疫学检测相统一，在临床诊断上有重大突破。

由上述内容可知，本实用新型有如下有益效果：

采用至少两个激光器照射毛细管，每个激光器输出的激光波长不同，能够激发的荧光的波长范围的个数比一个激光器能够激发的荧光的波长范围的个数多，一个波长范围的荧光代表一种目标待检物质，采用至少两个激光器比一个激光能够检测的生物物质的种类多，提高检测速度，节省检测样品。

图6为本实用新型实施例提供的毛细管电泳检测系统进行检测的实例流程图，包括：

601：至少两个激光器输出的激光照射在所述毛细管上，每个激光输出的波长不同。

602：毛细管中的检测样品中的荧光染料受到激光的激发产生多个波长范围的荧光，所述毛细管中的检测样品包括多种目标待检物质，所述目标待检物质包括标记了荧光染料的生物物质或者结合有标记了荧光染料的抗体的生物物质。

603：多个探测器接收多种波长范围的荧光，进而检测所述毛细管中的检测样品中包括的所述多种目标待检物质的种类或含量。

在一个例子中，多个探测器接收多个波长范围的荧光，进而检测所述毛细管中的检测样品中的蛋白质分子，多肽分子，氨基酸分子，氨基酸衍生物的分子，生物碱分子，含氮类非蛋白生物分子，类固醇分子，甾醇类分子，核苷酸分子，核苷酸衍生物分子，脂类，脂肪酸衍生物，糖类，维生素，脂蛋白，载脂蛋白，糖蛋白，粘蛋白，金属蛋白，糖脂中的任意一种或多种。

在一个例子中，多个探测器接收多种波长范围的荧光，同时检测所述毛细管中的检测样品中标记了荧光染料的DNA，以及蛋白质分子，多肽分子，氨基酸分子，氨基酸衍生物的分子，生物碱分子，含氮类非蛋白生物分子，类固醇分子，甾醇类分子，核苷酸分子，核苷酸衍生物分子，脂类，脂肪酸衍生物，糖类，维生素，脂蛋白，载脂蛋白，糖蛋白，粘蛋白，金属蛋白，糖脂中的任意一种或多种。

探测器接收多个波长范围的荧光，能够检测到所接收的荧光的波长范围。再跟预先设定的检测标准比对，即可获知检测样品中包含哪种类型的生物物质以及该物质的含量。

图6所示的毛细管电泳检测系统进行检测的实例是与图1至图5所示的毛细管电泳检测系统所对应的实例，具体实现方式参考图1至图5所示的系统中的描述，这里不再赘述。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (8)

1.一种毛细管电泳检测系统，其特征在于，所述系统包括：

至少两个激光器，每个激光输出的波长不同；一根毛细管，所述毛细管中的检测样品包括多种目标待检物质，所述目标待检物质包括标记了荧光染料的生物物质或者结合有标记了荧光染料的抗体的生物物质；多个探测器；

所述至少两个激光器输出的激光照射在所述毛细管上，所述毛细管中的检测样品中荧光染料受到激光的激发产生多个波长范围的荧光，所述多个探测器接收多个波长范围的荧光，进而检测所述毛细管中的检测样品中包括的多种目标待检物质的种类或含量。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，每个探测器包括：

一个滤光片，以及一个光电探测器；

每个滤光片透过一个波长范围的荧光，每个光电探测器接收该光电探测器前方设置的滤光片透过的荧光。

3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统还包括：

控制器，以及与所述控制器相连的扫描头，多个分光镜；

每个分光镜对应于一个激光器，每个激光器配备有一个探测器，分光镜的个数，激光器的个数与探测器的个数都相同；

所述扫描头扫描过所述毛细管时，每个激光器输出的激光通过所述扫描头中的第一光纤透射过该激光器对应的分光镜依次照射在所述毛细管上，所述毛细管中的荧光染料被激发的荧光经由该激光器对应的分光镜反射至所述扫描头中的第二光纤传输至给该激光器配备的探测器；

每个激光器输出的激光照射在所述毛细管上激发出至少一个波长范围的荧光，每个激光器激发的荧光被该激光器配备的探测器所接收。

4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，

所述至少两个激光器安装在所述扫描头内。

5.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述探测器包括：

反射镜，多个滤光片，以及多个光电探测器，所述滤光片的个数与光电探测器的个数相同，每个光电探测器安装在一个滤光片后面；

所述反射镜将入射至所述探测器所接收的荧光反射至所述多个滤光片上；

每个滤光片透过一个波长范围的荧光，将其他波长范围的荧光反射至所述反射镜；

每个光电探测器接收该光电探测器前方设置的滤光片透过的荧光。

6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述探测器还包括：

多个聚焦镜，聚焦镜的个数与光电探测器的个数相同；

每个聚焦镜设置在一个光电探测器前，将一个滤光片透过的荧光聚焦至一个光电探测器。

7.根据权利要求1-6任意一项所述的系统，其特征在于，

所述目标待检物质包括体液中的蛋白质分子，多肽分子，氨基酸分子，氨基酸衍生物的分子，生物碱分子，甾醇类分子，核苷酸分子，核苷酸衍生物分子，脂类，糖类，维生素中的任意一种或多种。

8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，

所述目标待检物质包括DNA，以及至少一种权利要求7所述的生物物质。