TW499567B - An improved device for analyzing samples by multi-capillary electrophoresis with solid/solid temperature regulation - Google Patents

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499567 A7 _11111 ................... B7 五、發明說明（） 本發明有關以多通遒毛細管電氣泳動來分析樣本之領域。 發明背景 本發明更有關包含：以多個毛細管並聯分析樣本之裝置 ，以及接收器裝置，其用於至少接收遠離端點之毛細管中 央邵；以及調節器裝置，其與接收器裝置合作以調節毛細 管的溫度。 此型裝置特別描述於美國專*j5，G45，172號，#裝置的毛 細管係用於-中央殼内，一種冷卻流體在中央殼内循環以 調節溫度。 此種溫度調節方法需要一種複雜的液壓線路，其中包含 至少一個泵、一流體貯器、密封裝置、用於調節流體流率 之裝置、可能亦包含一熱交換器。 此種液壓線路將使裝置尺寸增大、並需要不斷的保養、 且會因爲存在殼内的擾流而擾亂毛細管。 並且，此種使用流體的調節將在毛細管之間具有無法令 人滿意的可複製性。 並因爲毛細管係容納於相同的殼中，所以難以更換故障 的毛細管。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 最後，此種裝置需要太量操縱，特別是對於分析樣本的 操縱，故不足以可供臨床化學實驗室的速率進行分析。 譬如已在美國專利5,413,686號中提出其他種的解決方式 ，但並不完全令人滿意。 發明目的及概論 因此本發明之目的係爲完全或部份地解決上述缺點。 -4- 本紙張尺度適用中關家標準（CNS)A4規格（21G X 297公髮) "--—---—__ 499567 A7 _B7_ 五、發明說明（2 ) 因此，本發明提供序文所描述的一種裝置，首先其中毛 細管接收器裝置係包含多個獨立單元，其緊密包圍住毛細 管的中央部且由一種熱傳導性及電絕緣性材料製成；然後 設有溫度調整裝置，而經由一固體/固體交換與該等單元提 供熱交換，以由該等單元來調節毛細管的溫度。 本文的”緊密包圍”係指：該等單元的材料係與一毛細管的 外表面呈表面接觸。本文”固體/固體交換”係指：熱交換係 發生於從一固體表面傳送至另一固體表面、而非從一固體 表面至一液體或氣體表面。 如此可提供極有效的溫度調整，並可獨立地更換任何故 障的毛細管。 在一項有利的實施例中，提供有熱傳導壁所構成之第一 聯結裝置，熱傳導壁係界定了用於緊密收納該等單元的殼 體。更佳，第一聯結裝置係由多個獨立的第二聯結裝置所 構成，第二聯結裝置包含至少三個壁，該等壁互相概呈垂 直且留有可容納一單元之一個開口，各個第二聯結裝置係 與其單元相配合以構成一種獨立的匣。 該單元可由樹脂（譬如Stycast型：國家蒐尋及化學公司所 註册的商標）製成且可具有撓性與剛性，其可在導入第一聯 結裝置所構成的殼體中之前即予定形、或可直接注射入殼 體中。該單元可依構造方式而爲可抽取式或不可抽取式。 根據本發明的另一種特徵，提供了能夠供應在各毛細管 選定區中移行之樣本的相關資料之偵測器裝置。 這些偵測器裝置較佳包含：一光源，其可輸送具有選定 -5- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 請 先 閱 讀 背 之 注 %! 再響I I裝 頁 訂 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 """"""" *1——___ 五、發明說明（3 ) 波長的光輻射；一光輻射偵測器；多個第一光纖，其各具 有用於接收光輻射之一第一端點、以及用於將光輻射輸送 至一毛細管的選定區之一第二端點；以及多個第二光纖， 其各包含了用於在與經過毛細管選定區的樣本組份相互作 用之後從相關第一光纖接取光輻射之一第一端點、以及用 於輸送已與偵測器相互作用的該光輻射之一第二端點。 可以電荷耦合裝置（CCD)型式有利地實施此偵測器，該 CCD具有各_合至一相對應第二光纖的第二端點之多個偵 "、J备元件C)本文"元件”係指一或多個偵測像素，在多個毛 細管上同時利用單一偵測器進行偵測，所以無論對於何者 毛細管，偵測器的響應係數皆概呈固定，故可在逐個毛細 官之間顯著地改良分析的可複製性。 較佳，在選定區中，各個毛細管具有比其他部份面積更 大（内剖面，可藉由將不同尺寸的毛細管耦合在一起、或 利用美國專利5,061，361號所述由安捷倫科技公司（Agilent

Technologies)銷售的”氣泡"毛細管類型而達成上述作用。結 果使得光線依循通過毛細管的路徑加長，而顯著增加偵測 的敏感度。 根據本發明的另一項特徵，提供有第一及第二貯器，其 各配設有單一第一及第二電極且能夠分別收納毛細管的第 一或第二端點，並具有能夠在第一及第二電極之間建立一 逼足的％位差之電源供應裝置。因此將毛細管的全部第一 端點放置在分析流體的概呈相同深度處，且將電場均勻且 概呈對稱地分佈在端點上，以進一步改良分析的可複製性。 -6- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（21Q χ 297 ) - - (請先閱讀背面之注意事:填寫本頁) I·; •裝 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明說明（4 ) 較佳設有能夠在第-及第二野器之間建立—種選定的正 ，壓力差之裝置’故可從第-貯器至第二野器(以及反向〕 發生流體流動㈤流體概括爲—種液體，但亦可爲—種氣體 ，譬如可用於打開毛細管的阻塞）。如此將可在壓力之^ :利用一種迚流)清潔毛細管，故可顯著減少清潔毛細管所 需要的時間，並改良此種清潔的品質。 t發明亦提供—種以毛細管電氣泳動來分析樣本之方法 亥方法包含至少下列步驟： •將樣本導入多個毛細管中，毛細管各具有一中央部， 中央邵係緊密包含在_個由一熱傳導性及電絕緣性材料所 製成的獨立單元中； .在毛細#的相冑端點之間施加_選定的電位差，以隔 離樣：的组份’同時藉由在調節器裝置(較佳爲帕耳帖型)與 該等單元之間固體/固體交換的熱交換來調節毛細管的溫度 ;及 •偵測位於毛細管的一選定區中之組份。 圖式簡單説明 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 由下列詳細描述及圖式，可瞭解本發明的其他特徵及優 點，其中： •圖1爲本發明一部份的毛細管匣之分解圖； •圖2爲一完整的匣之立體圖； _圖3爲安裝在一種本發明裝置中之前之匿的一體塊之立 體圖； •圖4爲安裝在—種本發明裝置中之後之旧的厘體塊之 本紙張尺度適財關家標準（CNS)A4規格⑵〇 x 297公爱〉 499567 A7 ---5---~---- 五、發明說明（） 剖視圖； •圖5爲本發明裝置中在一革 T杜乇細管與偵測器裝置之間提供 耦合的部份之剖視圖； 、.圖6A及㈣別顯示第叫貞測光纖與光源之間的耦合， 以及第一偵測光纖與感測器之間的辅合； .圖7詳細顯示-第二光纖與感測器的_偵測器元件之間 的镇合； .圖8顯示分析樣本時之本發明裝置的—部份之平面圖； .圖9顯示樣本導入毛細管時之圖8裝置的平面圖； .圖10爲在上游貯器從靜止的第一位置傳送至分析位置 期間之本發明裝置的一部份之側視圖；及 •圖11顯示特別在從一管將樣本傳送至一杯時以及清潔/ 充注上游貯器時與圖10裝置相同部份之側視圖。 洋細描述 圖式基本上具有特定性質，故圖式不但可補充本發明亦 有助於依需要界定本發明。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本發明係有關一種以多毛細管電氣泳動來分析（或處理）樣 本之裝置，本文"多毛細管”係指：將至少兩個毛細管並聯 放置以實質在同時分析至少兩個樣本。範例中描述一種能 夠藉由八個毛細管同時分析八個樣本之電氣泳動裝置。當 然，本發明不限於此種特定實施例。 毛細管電氣泳動係爲熟悉本技藝者所瞭解之一種技術， 其包含將一所分析樣本的各種構成分子在一毛細管内移徙 ’毛細管中譬如含有一種適當的緩衝溶液。因此，毛細管 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 499567 A7 B7 五、發明說明（ 1 i (此範例中’ i= 1至8)具有放在液體媒體（緩衝溶液）中之 兩個相對的端點2及3，其在樣本導入第一端點2之後則處於 不同電位。電位差（或電壓）可爲約數十伏特至數十萬伏特、 更佳約2000伏特至30000伏特的範圍。 在所生成的電場影響下，先前經由毛細管U的第一端點2 (亦即上游端點）導入樣本的分子係以不同速度在該毛細管ι 内移徙，該速度係爲各別電荷/質量比値之函數、所用的緩 衝溶液性質（PH、傳導性等）之函數、以及電場値之函數。 當接近第二端點3 (亦即下游端點）時，利用下述的偵測器裝 置在一選定區4中分析（或偵測）以此方式分隔的各種分子。 不幸地，電場亦可因焦耳效應而加熱毛細管，故可在毛 細管中達到70度C溫度，而特別可影響到樣本的安定性、所 使用的緩衝溶液的黏度、化學平衡、pH、及樣本的各種分 子之各別移徙時間。 爲了彌補此種缺點，本發明提供一種分析裝置，其中較 佳以帕耳帖效應藉由在一固體/固體交換的熱交換來調節各 個毛細管Ι-i的溫度。 因此提供有接收器裝置，其包含由一種熱傳導性及電絕 緣性材料所製成之至少互相獨立的單元。各個單元弘丨係 緊密包園住相對應的毛細管Μ的中央部7，亦即以與毛細管 的忒中央邵呈表面（實心）接觸方式加以覆蓋。僅有毛細管W 的上游與下游端點2與3以及偵測器部4呈現自由狀，亦即不 包括或整合在單元5-i内。 接收器裝置較佳亦包括由熱傳導壁8構成之聯結裝置， (請先閱讀背面之注意事^4:填寫本頁) -裝 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 -9- 499567 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 •發明說明（ 熱傳導壁8界定有各別殼體63(此處爲八個殼體），其各可用 於緊密地收納一各別的單元（如上述）。因此在構成聯結 裝置6之壁8與包含毛細管w的單元之間建立有表面（實 心）接觸。 在圖1至4所示的範例中，聯結裝置6及包含各種毛細管w 心單兀5-1係構成多個（此處等於八個）互相獨立的匣9_丨。具 體而言，各H9-i較佳由—個單元5_丨及三個壁8所構成，壁8 概呈互相垂直以留有一個可收納該單元之開口 63。 當接收器裝置僅包含單元5_1時，以各個單元及所包含的 毛細管構成一個匣。 單元5-:較佳由一種撓性或剛性的樹脂材料所製成。在範 例中可爲一種可提供高度熱傳導性之Styeast (國家蒐尋及： 學公司所註册的商標）材料，但亦可使用其他種熱傳導性材 料。 可在安裝在壁8之前先製成單元5_i，圖示範 成聯結裝置6。 構 但是，如圖1至3所示，單元5-i亦可譬如在已將毛細管w 放入適當位置後以注射材料方式直接形成於聯結裝置64内 部。此等環境下，爲了將毛細管Μ確實嵌設（或完全整合） 在單元5-i中，故可使毛細管有利地承載具有與壁8之間所界 定的殼體63概呈相同尺寸之固定件丨0。因此，_曰 —將毛細 管安裝在殼體63内之後，則僅需注射樹脂即可製成單元$ 匿較佳具有彎曲形狀以降低整體尺寸並能夠使毛細总 點概呈垂直定位。 端 (請先閲讀背面之注音 9 事填 農· 1 I 寫本頁) -10. 499567 A7 -----E____ 五、發明說明（8 ) 一個毛細管1之各個上游與下游端點2及3較佳具有一個端 件11以固定至一支撑板62 (見圖4)。當然，可具有位於相= 端點2及3上之不同的端件。 並且，可供流體及樣本移行之各毛細管丨内部較佳係具有 -選定的偵測區4,其中呈現出比該區外部更大面積的剖面 (見圖5)。譬如，當毛細管爲圓柱形時，選定區4中之更開放 部份的内徑係大於其他部份2、3、7中的内徑。有利情形; ，可能增加偵測器裝置所用光輻射之光徑長度以分析選定 區4中所隔離的分子。當然也可能使用即使在偵測區4中亦 具有固定内徑之毛細管。 毛細管的内徑爲約1微米至約200微米的範圍、較佳爲約 20微米至約1〇〇微米的範圍、更佳等於約μ微米。 爲了和特疋撓性里賦了毛細管1 -i而不使其斷裂，故傳統 係覆盖在一種聚醯亞胺塗層中，此種材料可吸收光輕射， 故必須從選定的偵測區加以移除。 此外，特佳情形中，各毛細管係在選定區4中設有一個耦 合端件12，其能夠使得一部份的偵測器裝置固定在選定區4 的兩側上（譬如光輻射所移行之光纖端點）。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 搞合端件12較佳實施爲一種加工或模製體塊，其中設有 一第一貫穿殼體13以收納毛細管1的下游端點3及選定區4， 且其中設有與第一殼體13概呈垂直而其内展開之第二及第 三殼體14及15，以收納位於偵測器裝置之上游與下游光纖 26與29端點之各個端件16。 圖1至5所示的實施例中，第二及第三殼體14及丨5係在選 -11 - 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格（210 X 297公釐) '~ 499567 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明說明（） 定區4與第一殼體13相導通並概呈面對彼此，形成於輕合體 塊12中之這些第二及第三殼體14及15的尺寸係與端件16的 端點部19尺寸相對應。此外，可供毛細管丨下游端點3延伸 通過之第一殼體13部份的尺寸係與端件丨丨的端點部2〇尺寸 相符合，圖5所示之耦合體塊12的實施例係爲圖1所示實施 例之變化。 較佳，各匣9-i的壁8係在毛細管Ι-i下游端點3所延伸通過 之‘點處界定一殼體21，該殼體可將至少一部份的輕合體 塊12整個固定至匣，此殼體21經由預定通過端件16之開口 22而與外界導通。 當然，當僅由一種單元5及其毛細管丨構成匣時，耦合體 塊12係接合在單元5端點上。 與各別耦合體塊12相配合之各種匣9_i (此處丨=1至8)較佳 係併列狀固足在支撑部62上，對於光纖26及29端點之端件 16則插入耦合體塊12的第二及第三殼體14及15中。 並且如圖4所示，一熱傳導性蓋23 (譬如鋁或氧化鋁所製 成）較佳係設置於匣9-i上方呈表面接觸，此蓋23可固持兩個 杈組（或單το) 24 (較佳爲帕耳帖模組）並將熱接觸均勻地分 佈在帕耳帖模組24與壁8之間，而提供一種熱介面的作用。 當然，帕耳帖模組可由與壁8相接觸之輔助支撑裝置所固 持，由於安裝在盍23中所以更容易在其中一個匣9故障時採 取必要措施。此情形中，僅需移除蓋23即可直接取及匣9， 然後不需動到其他的匿9即可加以更換。 現在特別參照圖6A及6B，描述一種本發明裝置之偵測器 本紙張尺度適用！1國國家標準（〇^4規格（21(^297公奋 I · I I (請先閱讀背面之注音？事:填寫本頁) -Jut · -12- 499567 A7 B7 五、發明說明（） 裝置的一項較佳實施例。 如熟悉本技藝者所瞭解，可有用以偵測及/或分析在毛細 管1中所隔離的各種分子之多種光學分析方法。 本發明裝置的偵測器裝置較佳包含一種單色光源，此單 色光源係由一個輸送連續光譜的燈以及一個選用單一選定 波長的單色濾鏡所構成。範例中，可採用一種可輸送約18c 至約390毫微米連續光譜的重氫燈，並具有_選用約2〇〇毫 微米波長的光輻射之介面滤鏡。 利用上游光纖26-i將此光輻射帶到選定區‘i，這些上游光 纖26-i的第一端點27係連接至一種含有燈與單色攄鏡之單元 25。與第一端點27相對之第二端點28則設有各別的耦合端 件16，耦合端件16的端點部19可插入各別耦合體塊丨2“的第 二殼體14中。 同樣地，爲了收集來自上游光纖26“且與選定區中在毛 細管l-i内移行的分子相互作用之光輻射，故設有下游光纖 29]。下游光纖29]的第—端點3()係設有各別的_合端件16 ’可將耦合端件16的端點部19插入各別耦合體塊12的第三 殼體15，與第-端件30相對之下游光纖叫的第二端點”則 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 連接至一偵測器模組32 偵測器模組32較佳爲—種具有至少與下游光纖μ同樣數 量（此處爲八個）的偵測器元件48之電荷轉合裝置（CCD)。如 圖7所示，一偵測器元件48“可包本— ^ ° 或夕個偵測器像素49 (圖a例中’各元件包含十個像素)。與—元件…相關的 像素49數量絲決於下游光纖29，第1點31的數値孔徑 -13· 499567 A7

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。、以及該端點與像素之間的距離。結果，可能以單— 备對於所有毛細管w同時進行偵測，而確實具有在逐 3之間概呈固定之響應係數’藉以改良測量(或分析)的可 複製性。 並且較佳，將上游光纖26的内部17直徑選擇爲遠比 先纖29的内部直徑更小’所選擇的特定直徑係取決 需的光學解析度、以及上游與下游光纖26與2 、 能量傳輸。 叮而的

譬如，可能使用石夕土/石夕土型的光.纖。並且，ccd偵測器 32可爲濱松所售的S5462-256Q型。 W 此種CCD偵測器32係經由—介面33連接至本發明裝置所 収-控制模組（未Η㈡以輸送代表在毛細f巾所接取的資 訊之訊號。 〃 有利情形中，將一個額外的光纖設置於光源與CCD偵測 器之間以測量來自燈的能量變化，而能夠修正分析資料: CCD偵測器32因而具有一個額外的偵測器元件48。 可在本發明裝置中使用其他的分析技術，譬如亦可能由 雷射引發螢光或以電化學偵測方式進行偵測。 如圖4及5清楚顯示，毛細管丨的下游端點3係預定收納在 一個含有一種液體（緩衝溶液）的下游貯器34中，且其處於由 單一電極35所選擇之第—電位，該電極35係耦合至一個由 控制模組所控制之高壓電源（未圖示）。 耦合體塊12及下游貯器3 4的配置方式較佳係爲互相可釋 放式固足，尤其極有利於以不可滲透方式互相固定，故可 本紙張尺度刺+關家鮮(CNS)A4規格（21G χ_ 297公爱)

五、發明說明（12 ) 藉由-^壓線路36 (部錢示於圖4)將下树器34中的液體 丁以加壓。因此，藉由在下游貯器34中產生與毛細管U的 上游端點2所存在壓力（處於一上游貯器38或杯50-i中）不同 :壓力’而使得—種液體在壓力下藉由施加正壓力而從下 1、丁态34移任上游貯器38、或藉由施加負壓力卜及力)而從上 游野器38前往下游貯器34。故可快速且有效地在分析之後 及/或（前清洗(或沖洗)毛細管，或在導入樣本之前先確實 无>王一種緩衝溶液，並注射樣本。 爲了能夠將進行分析或清洗所需要的液體導人下游貯哭 Μ (譬如0指至说濃度範圍之Na〇H型的—種緩衝溶液或一 種沖洗溶液），下游貯器有利地包括從控制模組所控制的一 欣體進給模組（未圖示）進給之一個導管37。 例在特別參知、圖8至1 i以詳細描述本發明裝置之一項實施 起初將樣本放置在位於軌39」（此範例中，卜⑴而Μ至 3中之試管你㈣。各個軌叫具有-個載有杯5(Mj的條帶 杯數較佳係等於試管術」數，這些㈣可如下述收納 釋過後的樣本，並將選擇性稀釋職的樣本輸送至 毛細官Ι-i的上游端點2。 二細管的端點2係固定在一分析位置^中，因此需要將上 ^器38與料51輪番移人分析位中以進行分析。 因此’該裝置具有位移裝置42，其首先可將上游貯㈣ ^矛一靜止位置P1 (見圖9及11所示位置）與較佳概括在分 上置PA下万义一等待位置pw (見圖9至⑴之間移動、然 本紙張尺度翻 -15 A7 ___B7_ 13 一 ' " 五、發明說明（） 後從該等待位置PW移至分析位置PA，再將條帶51-j從等待 位置PW移至分析位置PA。 位移裝置較佳包含一個能沿一軸線χχ旋轉且可沿該軸線 XX垂直位移I轉台42。詳述之，如圖8至丨丨清楚顯示，轉 台42具有互相概呈90度徑向突起之兩個框架52及53。由於 轉台4 2旋轉通過四分之一圈而可使一個框架5 2將上游貯器 38從靜止位置P1移至等待位置PW。由於轉台“軸向移動 (見圖ίο及u)而可利用其中一框架52_53將上游貯器38或條 帶51-j從等待位置PW移至分析位置pA、或反向移動。 在分析位置PA中（如圖忉及丨丨的虛線所示），因此讓毛細 管1-1的上游端點2收納在上游辟器38中。 並且，位移裝置較佳包括傳送裝置54，其適合讓裝設有 條帶5H之軌在等待位置請與_第二靜止位置p2之間移動 。有利情形中，此傳送裝置係爲可安裝在一軌56上進行滑 動之一種匣54。 在此第二靜止位置P2中，以移液管移取樣本加以稀釋， 該裝置因此具有-移液管/稀釋模組57 (部分顯示於圖⑺與 η中），該移液管/稀釋模組57具有能夠沿著概呈垂直軸線 ΥΥ平移以經由一第一端·點吸取_個試管4(Μ中的樣本之一 中空針頭58，然後利用較佳經由針頭的一第二端點抵達之 稀釋劑加以稀釋，且由與一或多個貯器相連接之一或多 個導管60來供給該針頭。以該裝置的控制模組來控制稀釋 劑的容積，並將其選擇爲一種所分析樣本類型的函數。— 旦進仃稀釋之後，針頭58藉由針頭58沿著一概呈水平轴線 -16- 499567 A7 五、發明說明（ ZZ (見圖10)平移並使匣54與該軸線zz垂直平移，而將經稀 釋樣本放在相關的杯50-i中。所有位移均由依此目的而設定 程式之控制模組所控制。 此外，爲了把夠依序處理多個軌3 9-j，本發明的裝置較佳 具有供應裝置，供應裝置有利地包括一第一輸送帶44，第 一輸送帶44以控制模組所控制而由一馬達61驅動且其上可 放置有複數個較佳直線型的軌39j。在第一輸送帶的一上游 端點處將軌一個接一個地導入，藉以界定一導入位置ρι， 故一個接一個地與移行方向（以箭頭F丨顯示）呈現有利的垂直 配置。第一輸送帶44因此將其一個接一個地從導入位置pI 輸送至可由E54接取之第二靜止位置p2 (譬如，由輸送帶44 的下游端點所界定）。 此外，該裝置較佳包括可在分析樣本之後將軌移除之裝 置，有利情形中，這些移除裝置包含一第二輸送帶45，第 :輸送帶45同樣由一馬達64所驅動（可能爲與驅動第一輸送 π 44相同的馬達）且較佳與第一輸送帶44呈並聯排列。此第 二輸送帶45具有-上游第—端點，其譬如界定了對於來自 分析位置ΡΑ的軌39之一第三靜止位置ρ3;以及一下游第二 卜其遠離第-端點且界定了 _軌接取位置pQ。在已經 二析樣本之後，利用匣54將一軌39從等待位置？〜移至第三 靜止位置P3而可由第二輸送帶45予以移除。 結果，第一輸送帶44可將具有待分析樣本的執39導入裝 置中，而第二輸送帶45可在樣本分析過後將執回收並移出 該裝置外。當每次由第二帶移除一個軌使得第一輸送帶上 請 先 閱 讀 背 面 之 注 Η 頁 訂 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 17

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'彳置受成自由狀而可接收一個載有待分析樣本之新軌 時’即可將轨連續進給至該裝置。 五、發明說明（15 ) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 如同下游貯器34，上游貯器38具有連接至高壓電源模組 之單一的電極46，此模組可在該裝置的控制模組之控制下 運作而在兩電極35與46之間建立一電位差，此電位差可符 合要求。上游電極46較佳處於正電位，而下游電極35則處 於地極電位，但亦可具有多種其他組合。 有利情形中，本發明的裝置亦具有複數個液體進給線路 (繞衝溶液及沖洗與清洗溶液），該等線路概括在第一靜止位 置P1附近以及下游貯器34的導管37處展開。 如圖10清楚顯示，下游貯器38的進給線路包括··連接至 —導管65以接取缓衝溶液之一子線路；以及連接至另一導 管66以供應沖洗或清洗液體及緩衝液體之至少一個子線路 (圖示範例中設有兩個沖洗子線路）。並且，可在各個貯器中 成有液體水位偵測器67及68。較佳在轉台42已沿著軸線χχ 垂直移動之後對於上游貯器38供給緩衝㈣或沖洗液體（請 見圖11，以線段與點狀虛線代表進給位置PF)。 一本發明的裝置較佳亦包括_種條碼偵測器模組47，藉以 讓控制模組確認所出現的試管承載軌是否尚未經過分析， 此偵測器模組亦可讀取各試管4(M上的條碼，而使各樣本與 1冰圖產生關聯，因此可藉由將—樣本辨識器供應予控制 模組，而立即取及儲存在記憶體中的電泳圖。 軌偵測器模组47較佳概括面對第二靜止位置p2。 下文參照已抵達第二靜止位㈣之一軌3 =來描述一種樣 -18-

本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格丨21G X 297公J {請先閱讀背面之注意事¾再填寫本頁} 裝 訂· _ A7 B7 五、發明說明（ 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本分析週期。 模驟中，由滑架54控管該軌而將其放在移液管/稀釋 ==，然後模組可接取第一管4。…中的樣本、將其 ::他ΐ:厂釋的樣本放入杯5叫中。然後重新進行與 各其他樣本相同的你奮 ㈣的作業，同時，以毛細管析先前軌39· (J-1)的八個樣本，在分蚯槎 在刀析樣本（心1)步驟期間進行此種稀釋 樣本（η)的步驟。 第-步蘇中，-旦已完成對於先前軌的分析，下游辟 ^排空且上游貯器38保持在分析位置ΡΑ中。下游貯器34隨 後无注有-種清洗溶液（譬如Na〇H)，然後在—段已知時程 中於下游貯器34與上游野器38之間建立—正壓力差。下 貯器34隨著再度排空，且較佳在充注有—種緩衝溶液之 先予以沖洗隨後，在—段選定時程中於下游貯器]植 游貯器38之間建立—正壓力差。 ” 第三步驟中，上游貯器38連同轉台42從分析位置pA降低 至等待位置PW，然後轉台42旋轉而將上游貯器列放在第二 靜止位置P 1中。 第四步驟中，軌39-j係從第二靜止位置P2移至等待位置 PW，然後利用一個框架53使條帶5Nj與軌39_」·相分隔，條= 51-j隨後連同轉台42從等待位置pw升高至分析位置pA。 第五步驟中，在一選定時程中於下游與上游貯器“與 之間建立一負壓力差，使得樣本短距離滲入毛細管丨4中 隨後，條帶51-j從分析位置PA降低至軌39-j處於等待狀態 等待位置PW、並再度連接。滑架54則將軌39-j從等待位 -19- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 器 隨 游 前 上 38 之 置 A7 B7 17 五、發明說明（ PW平移至第二位置p3，在此處由 除。隨後，滑架54㈣μ h45接手丁以移 巩後'月木54從弟二靜止位|p2將軌39_(j + i)承接 括在同時，上游貯器38從其進給位置pF升高而排空 加以冲洗，最後充注有_種緩衝溶液。 第六步驟中，上游貯器38降低至第—靜止位置Η， 台42轉動而將上游辟器38與等待位置pw呈齊平狀。隨後夢 由轉台42的移動來升高上游辟器％’直到上游辟器^放在 分析位置PA爲止。 填 第七^驟中，在上游與下游電極46與35之間建立一選定 ”位差，以對於軌叫的樣本進行分析。在上游光纖_ 工< 礼17内移行（光射線係通過毛細管卜丨的選定區4並在 訂 電位差引發的電場影響下與樣本分子相互作用，隨後以下 軒光纖叫的工作部份18接取該光射線，然後抵達偵測器 cck件32的像素，而在此處轉換成電訊號並經由介面η ^送至控制模組。隨後以控制模组使用這些訊號以對於各 ?本產生電泳圖，此電泳圖較佳係以即時方式顯示於監視 器上。隨後儲存分析資料以供後續處理，同時將第一步驟 施用於軌39-(j + i)。 一旦完成第—步驟之後，重覆步驟2至7,以分析剛放在 軌39-(卜1)的條帶51例之杯5〇_i(j+1)中之所稀釋樣本。 本發明的裝置可用於多個樣本之毛細管分析，尤其可用 於分析生物性的樣本，譬如包括但不限於：血液、血清、 血漿、尿液、腦脊髓流體、唾液、淚液等樣本。 本發明的裝置具有多種優點，特別包括： 本紙張尺度適用中關家標準（CNS)A4規格（21() χ 297公楚） -20 499567 A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明說明（18 ) •提供特別有效之固體/固體型溫度變動率； •因爲上游與下游貯器各具有單個電極所以可大幅簡化 電性安裝方式，此外，這些單一的電極可確使電場均勻分 佈在貯器中，藉以改良逐個毛細管之間的可複製性； •因爲對各種毛細管具有一種共同的偵測器，故簡化及 改良了各種樣本中的分子偵測以及此偵測之可複製性； •因爲在壓力下進行該清洗，故可提供良好品質及快速 的清洗； •因爲自動進行稀釋、分析、清洗等各步驟且因爲（較佳 連續地）供應軌的方式，故能夠以高產出率進行分析；及 •因爲樣本不需人員介入，且不需動到其他毛細管即可 更換任一毛細管，所以容易使用及保養。 本發明不限於示範性的上述方法實施方式及裝置的實施 例’其涵蓋了位於申請專利範圍内由熟悉本技藝者所瞭解 的任何變化方式。 因此，上述描述係有關一種可與供應多個軌的裝置相配 合之裝置。但是，該裝置不需具有此種裝置，此時可將軌 放在適當位置中並在第二靜止位置以人工移除。 上文描述係有關一種可自動稀釋樣本之裝置，亦可將樣 本以即可稀釋方式供應至裝置，或可將不需稀釋的樣本供 予該裝置而省略了移液管/稀釋模組。此情形中，因爲杯的 一條帶即已足夠，所以顯然可省略軌及試管。 上文描述係有關一種利用一液體狀緩衝溶液進行分析之 樣本，但是缓衝溶液亦可爲黏性或半黏性狀。 -21 - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） ----------1. (請先閱讀背面之注音S事項再填寫本頁) t; -裝 訂.·

Claims (1)

1. 499567 A8 B8 一 C8 D8 六、申請專利範圍 1. 一種以電氣泳動來分析樣本之裝置，該裝置包含： •多個毛細管，其各包含相對的第一及第二端點； •接收器裝置，其可接收與該等端點分開之該等毛細 管的至少一中央部·，及 •調節器裝置，其適於與該接收器裝置合作以對於該 等毛細管提供調節溫度； 其中該接收器裝置包含各由一種熱傳導性及電絕緣性 材料製成之多個獨立單元，以緊密包圍住一毛細管的中 央部；及 其中該等調整器裝置適於經由一固體/固體交換與該等 單元交換熱量，以經由該等單元來調節該等毛細管的溫 度。 2 ·如申請專利範圍第1項之裝置，其包含由熱傳導壁構成之 第一聯結裝置，該等熱傳導壁係適於界定有各預定緊密 收納單一單元之殼體。 3·如申請專利範圍第2項之裝置，其中該等第一聯結裝置係 由多個獨立的第二聯結裝置所構成，該等第二聯結裝置 各包含互相概呈垂直之至少三個壁，且該等壁係構成一 開口以ί欠納一單元，各第二聯結裝置及所收納的該單元 係構成一獨立的匣。 4 ·如申請專利範圍第1項之裝置，其中該等單元由一種樹脂 材料所製成。 5.如申請專利範圍第4項之裝置，其中該樹脂爲Stycast型。 6·如申請專利範圍第1項之裝置，其包括偵測器裝置以供應 -22 - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公爱) (請先閲讀背面之注意事項一^寫本頁) -裝 . 經濟部智慧財產局員工消費合作社印5衣 499567 AB -B8 C8 D8 六、申請專利範圍 與移行通過各毛細管之一選定區的樣本相關之資訊。 7. 如申請專利範圍第6項之裝置，其中該偵測器裝置包含·· •一光源，其適於輸送具有一選定波長的光輻射； •一光輻射偵測器； •多個第一光纖，其各包含適於接收該光輻射之一第 一端點、以及適於將該光輻射輸送至一毛細管的選定區 之一第二端點；及 •多個第二光纖，其各包含了適於在與經過該毛細管 選定區的樣本組份相互作用之後從該相關第一光纖接取 光輻射之一第一端點、以及可輸送已與該偵測器相互作 用的該光輻射之一第二端點。 8. 如申請專利範圍第7項之裝置，其中該偵測器係爲具有各 耦合至一單一的第二光纖的第二端點之多個偵測器元件。 9. 如申請專利範圍第6項之裝置，各個該等毛細管的選定區 中係含有比其他部位内剖面積更大之内剖面積。 10. 如申請專利範圍第1項之裝置，其包括耦合裝置，其包含 多個第一殼體，該等第一殼體包含適於接收一毛細管的 該選定區之多個第一殼體以將其固持在一選擇位置處； 以及與該等第一殼體概呈垂直且在該位置展開之多個第 二及第三殼體，各第二殼體的配置方式可收納一第一光 纖的第二端點，且各第三殼體的配置方式可收納一第二 光纖的該第一端點。 11. 如申請專利範圍第10項之裝置，其中該第一光纖的第二 端點及該第二光纖的第一端點係設有分別耦合至該耦合 -23 - 本i張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐) (請先閱讀背面之注意事填寫本頁) •裝 訂· 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 499567 A8 -B8 C8 D8 六、申請專利範圍 裝置的第二及第三殼體之各個端件。 12. 如申請專利範圍第1〇項之裝置，其中該耦合裝置包含多 個_合元件，其各適於將一毛細管竊合至一第一光纖及 一第二光纖。 13. 如申請專利範園第12項之裝置，其包含由熱傳導壁構成 之第一聯結裝置，該等熱傳導壁係適於界定有各預定緊 密收納單一單元之殼體，其中該等第一聯結裝置係由多 個獨立的第二聯結裝置所構成，該等第二聯結裝置各包 含互相概呈垂直之至少三個壁，且該等壁係構成一開口 以收納一單元，各第二聯結裝置及其所收納的該單元係 構成一獨立的匣，且其中可供一毛細管的第二端點展開 通過該匣之一端點係收納有一耦合元件的至少一部份， 故將該耦合元件固定至該匣。 14. 如申請專利範圍第1項之裝置，其進一步包含·· •一第一貯器，其設有一第一電極，以及一第二貯器 ，其設有一第二電極，該等第一及第二貯器係分別適於 收納該等毛細管的第一及第二端點；及 •高壓電源供應裝置，其適於在該等第一及第二電極 之間建立*^選定電位差。 15. 如申請專利範圍第14項之裝置，其包含適於在該等第一 及第二貯器之間建立一選定電位差之裝置，選擇該壓力 差以從該第一貯器前往該第二貯器、或從該第二貯器前 往該第一貯器產生流動。 16. 如申請專利範圍第10項之裝置，其進一步包含： -24- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事3填寫本頁) -裝 訂· 經濟部智慧財產局員工消費合作社印制衣 499567 A8 -B8 C8 D8 六、申請專利範圍 •一第一貯器，其設有一第一電極，以及一第二貯器 ，其設有一第二電極，該等第一及第二貯器係分別適於 收納該等毛細管的第一及第二端點，·及 •高廢電源供應裝置，其適於在該等第一及第二電極 之間建立一選定電位差； 及其中該耦合裝置係與該貯器呈不可滲透式組裝，以將 該等毛細管的第二端點固定至該第二貯器。 17. 如申請專利範圍第1項之裝置，其中該調節器裝置包含至 少一個帕耳帖單元，其適於以一固體/固體交換來提供該 熱交換，且特別包含兩個此種單元。 18. 如申請專利範圍第14項之裝置，其包括位移裝置以使該 第一貯器在一靜止第一位置與一分析位置之間移動’在 該分析位置中將該等毛細管的第一端點收納在該第一貯 器内。 19. 如申請專利範圍第18項之裝置，其中該位移裝置亦可使 支撑裝置支撑多個杯而進行移動，各杯係適於收納一可 能經稀釋的待分析樣本、且可在一等待位置與該分析位 置之間移動，在該分析位置中一毛細管的各第一端點係 收納在一杯内，以將所包含的該樣本導入該毛細管中。 20. 如申請專利範圍第19項之裝置，其中該分析位置概括位 於該等待位置上方，且其中該位移裝置包含一轉台，適 於首先由一第一靜止位置與該等待位置之間的旋轉、然 後由該分析位置與該等待位置之間的軸向平移來驅動該 轉台。 -25- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事9填寫本頁) •裝 訂· 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 499567 A8S8D8 經濟部智慧財產局員工消費合作社印5衣 六、申請專利範圍 21·如申請專利範圍第19項之裝置，其中該位移裝置進一步 包含適於使该杯支撑裝置在該等待位置與一第二靜止位 置之間移動的傳送裝置。 22·如申請專利範圍第21項之裝置，其包括適於將複數個杯 支擇裝置依序移動於一導入位置與該第二靜止位置之間 的供應裝置。 23.如申請專利範圍第21項之裝置，其中該傳送裝置可使各 個杯支擇裝置在咸第二靜止位置與一第三靜止位置之間 產生位移，且其中該裝置包括適於將複數個杯支撑裝置 依序移動於孫第三靜止位置與一移除位置之間的移除裝 置。 24·如申請專利範圍第22項之裝置，其中該供應裝置包含一 第一輸送帶，該第一輸送帶係由_馬達所驅動並適於在 該導入位置與該第二靜止位置之間移動，且其中該移除 裝置包含一第二輸送帶，該第二輸送帶係由一馬達所驅 動並適於在該第三靜止位置與該移除位置之間移動。 25·如申請專利範園第24項之裝置，其中該供應裝置與該移 除裝置係可收納至少兩個杯支撑裝置。 26. 如申請專利範圍第19項之裝置，其中各個杯支撑裝置係 固定至一個含有多個試管之軌，試管數等於杯數，各個 試管含有一個可傳送入同軌的相關杯中之樣本。 27. 如申請專利範圍第26項之裝置，其包括移液管/稀釋裝置 ，其可依序操作以在該第二靜止位置接取各試管所含的 樣本，然後以一種選定的稀釋劑來稀釋該樣本，然後將 -26- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） ΙΙΙΙΙΙΙΙΙ — · I I I I I ί I ΙΙΙΙΙΙΙΙ — — _ _ (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 499567 A8 B8 C8 D8

   六、申請專利範圍 經稀釋樣本放入該軌上的相關杯中。 · 28. t申請專利範圍第14項之裝置，其包括液體進給裝置， '、通於在各樣本分析之後將清潔溶液供給各個貯器，並 在各分析之前以緩衝溶液供给各個貯器。 29. -種以毛細管電氣永動來分析樣本之；法，該方法包本 至少以下步驟： 。 .將樣本導人多個毛細管中，該等毛細f各且有—中 央部，該中央部係緊密包含在—個由一熱傳導性及電 緣性材料所製成的獨立單元中； 絕 、在該等毛細管的相對端點之間施加-選定的電位 ，以R?!離該等樣本的組份，同時藉由該等單元與心 裝置之間-固體/固體交換的熱交換來調節該等：細； 溫度；及 •偵測位於該等毛細管的一選定區中之組份。 30.如申請專利範圍第29項之方法，其中利用帕刀耳帖效废 行調節。 〜 差 器 的 進 (請先閱讀背面之注意事項哥填寫本頁} 訂· 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 -27 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（21〇 X 297公釐）