专利名称：转动扫描毛细管阵列分析仪的制作方法
技术领域：
本发明属于生物分析技术领域，特别涉及一种转动扫描毛细管阵列分析仪。
背景技术：
毛细管电泳是在电场的作用下，样品在毛细管中迁移，样品中不同的成份具有不同的迁 移速度，实现分离，并在毛细管中的检测窗处进行探测，通过探测的信号对样品进行分析。 这一技术广泛用于生物化学分析，如DNA、蛋白质分离分析，其分离效率高、样品消耗少、 易实现自动化，其在DNA测序、生物与临床研究、法医鉴定、环境保护、分析化学和食品检 测等领域有着广泛的应用。电泳样品的检测主要有同位素标记、化学发光方法、表面等离子 共振和激光诱导荧光，通常采用光学检测，其中灵敏度最高、应用最广的是激光诱导荧光检 测。
为了实现高通量分析，可以将多根毛细管同时电泳，检测窗排成阵列，进行并行检测， 即毛细管阵列电泳荧光检测。目前的毛细管阵列电泳检测方法有如下几种(1)将毛细管平 行排列，由成像物镜成像到CCD上进行非扫描非共焦检测。但非共焦方式的检测灵敏度受 到限制。(2)将毛细管平行排列，并置于一个扫描平台上，通过扫描平台的运动实现扫描共 焦检测，或者由镜头相对毛细管运动，实现对毛细管阵列的扫描。这种扫描方式的扫描速度 受驱动器限制，且震动大。(3)将毛细管或微通道径向阵列排布于一个圆盘平面上，镜头垂 直于圆盘配置，并绕圆盘中心转动，实现扫描。但，毛细管的圆盘排布会给分析应用带来不 便，且镜头旋转机构复杂，不易小型化。(4)将毛细管排列在一个圆柱上，镜头在圆柱内垂 直于圆柱的中心轴配置，通过镜头绕中心轴做圆周运动实现扫描。采用这种方式，毛细管需 圆周排列，系统体积大，要求镜头尺寸小，并且由于镜头位于毛细管阵列的圆柱面内部，毛 细管阵列的排布凹向镜头，且阵列的
发明内容
本发明提供一种高通量、高灵敏度、大荧光收集角度且性能优良的转动扫描毛细管阵列 分析仪。
本发明所采取的技术方案如下转动扫描毛细管阵列分析仪，包括激光光源、扫描反射 镜、扫描物镜、毛细管检测窗固定装置、毛细管进样端、毛细管废液端、光束转折系统、荧 光分光镜、荧光滤色片、光探测器、扫描中心轴，多根毛细管绕扫描中心轴排列成圆柱形阵 列而形成毛细管阵列，毛细管阵列固定安装于毛细管检测窗固定装置；激光光源发出的激光 束依次经过荧光分光镜、扫描反射镜、光束转折系统、扫描物镜，扫描物镜将激光光源发出 的激光束会聚于毛细管的检测窗；毛细管中荧光标记的生物样品被激光激发后，发出的荧光 经扫描物镜、光束转折系统、扫描反射镜、荧光分光镜后，再经过荧光滤色片，由光探测器 进行探测。
所述的转动扫描毛细管阵列分析仪，扫描物镜、光束转折系统、扫描反射镜安装于同一 扫描平台，绕扫描中心轴转动，扫描探测毛细管阵列中每个毛细管上的检测窗。
所述的转动扫描毛细管阵列分析仪，荧光分光镜采用二向色镜或中心带孔的反射镜。 所述的转动扫描毛细管阵列分析仪，毛细管检测窗固定装置包括一个圆筒，检测窗固定 于圆筒外壁，毛细管穿过圆筒内部后往回弯折180度，弯折后又穿过圆筒内部，端部形成毛 细管废液端。
所述的转动扫描毛细管阵列分析仪，毛细管阵列是多根毛细管排列在一个绕扫描中心轴 的圆弧面上形成的阵列，由该毛细管圆弧阵列替代圆柱形阵列。
所述的转动扫描毛细管阵列分析仪，扫描检测时毛细管阵列固定，扫描物镜绕扫描中心 轴往复摆动。
所述的转动扫描毛细管阵列分析仪，扫描检测时扫描物镜固定，毛细管阵列绕扫描中心 轴往复摆动。
本发明的毛细管阵列包括两种排布方式
1、 圆柱形排列，即多根毛细管在一个圆柱面上均匀排布，圆柱面的中心轴即扫描中心轴。
2、 弧形排列，即多根毛细管平行排列在一个圆柱面上，但只排布于圆柱面的一个弧形部 分，而非排布于整个圆柱。对于圆柱形排布，阵列分析的扫描方式是扫描物镜、光束转折系统、扫描反射镜一起固 定在一个扫描旋转装置上，共同绕扫描中心轴旋转，逐次扫描毛细管阵列中的每根毛细管。 在此过程中，扫描光斑聚焦于毛细管检测窗构成的圆柱面上，并绕扫描中心轴旋转。
弧形排布的扫描分析方式包括1、扫描中心轴与扫描物镜位于毛细管阵列所在圆柱面的 同侧，扫描物镜及反光镜绕扫描中心轴往复旋转扫描，毛细管阵列固定。2、扫描中心轴与扫 描物镜位于毛细管阵列所在圆柱面的同侧，扫描物镜固定，毛细管阵列绕扫描中心轴往复旋 转扫描。3、扫描中心轴与扫描物镜位于毛细管阵列所在圆柱面的两侧，扫描物镜及反光镜绕 扫描中心轴往复旋转扫描，毛细管阵列固定。4、扫描中心轴与扫描物镜位于毛细管阵列所在 圆柱面的两侧，扫描物镜固定，毛细管阵列绕扫描中心轴往复旋转扫描。
扫描过程中，激发光依次激发毛细管中的标记有荧光物质的样品，样品标记的荧光物质 发出的荧光由扫描物镜收集，并变换为与激发光同轴并反向传播的平行光，荧光平行光束在 荧光分光镜处与激发光束分离，然后经荧光滤色片，到达光探测器。
本发明釆用扫描过程中轴上点共焦检测，激发光由扫描物镜会聚到毛细管中激发荧光物 质，发出的荧光再经扫描物镜收集进行探测。采用弧形阵列的检测中，弧形阵列所在柱面的 半径可以较大，或者扫描中心轴与扫描物镜位于毛细管阵列柱面两侧，从而降低扫描物镜的 工作距离，增大数值孔径，获得较大的荧光收集效率，相对于平面排列的毛细管阵列，旋转 扫描惯量小，速度高。圆柱排列的毛细管阵列中，扫描物镜位于毛细管阵列面外部旋转扫描， 工作距离要求低，从而有较大的荧光收集效率。本发明具有扫描惯性小、速度快、荧光收集 效率高、检测仪性能稳定、探测均匀性高、结果紧凑等优点。
图1是实施例一的结构示意图。
图2是实施例一毛细管阵列圆柱排布示意图。
图3是实施例二毛细管阵列弧形排布示意图。
图4是实施例三扫描中心轴和扫描物镜位于毛细管阵列同侧的结构示意图。 图5是实施例四扫描中心轴和扫描物镜位于毛细管阵列两侧的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作详细说明。
实施例一如图K 2所示，转动扫描毛细管阵列分析仪包括毛细管检测窗固定装置3、 毛细管进样端4、毛细管废液端5、扫描物镜6、激光光源7、光束转折系统8、扫描反射镜 9、荧光分光镜10、荧光滤色片11、光探测器12、扫描中心轴13，多根毛细管1绕扫描中 心轴13排列成圆柱形阵列，形成毛细管阵列2，并固定于毛细管检测窗固定装置3。扫描物 镜6、光束转折系统8、扫描反射镜9安装于同一扫描平台，绕扫描中心轴13转动，扫描探 测毛细管阵列2中每个毛细管上的检测窗31。荧光分光镜10采用二向色镜或中心带孔的反 射镜。
图1中虚线框表示旋转扫描部分，扫描过程中绕扫描中心轴13旋转。毛细管阵列2中 被检测毛细管1的检测窗31位于扫描物镜6的焦点处。
图2为圆柱形毛细管阵列2的排布及毛细管检测窗固定装置3的结构示意图。其中，多 根毛细管1排布于同一圆柱形阵列而形成毛细管阵列2，由毛细管检测窗固定装置3固定。 毛细管检测窗固定装置3包括一个圆筒34，毛细管1的检测窗31固定于圆筒34的外部， 可延伸至进样端4，毛细管1穿过圆筒34的内部后往回弯折180度，弯折后又穿过圆筒34 内部，端部形成毛细管废液端5，废液端5与电泳电极及其它装置如筛分介质填充设备等连 接。这样，可以避免扫描分析过程中，扫描装置(如图1中虚线框中部分)与毛细管进样端 装置之间发生干涉。
工作时，毛细管两端插入缓冲液池，并分别与电源的正负极连接，毛细管中充入筛分介 质，正负极加电压对毛细管进行预电泳，待电流稳定后，根据样品的带电性质，在正极或负 极进样。进样后，对毛细管中的样品进行电泳分离，带有荧光物质的样品迁移到检测窗口时， 被扫描到该毛细管的激发光斑激发。
激光光源7发出的激光束依次经过荧光分光镜10、扫描反射镜9、光束转折系统8、扫 描物镜6，扫描物镜6将激光光源7发出的激光束会聚于毛细管1的检测窗31;毛细管l中 荧光标记的生物样品被激光激发后，发出的荧光经扫描物镜6、光束转折系统8、扫描反射镜 9、荧光分光镜10后，再经过荧光滤色片11，由光探测器12进行探测。实施例二如图3所示，本实施例的毛细管阵列2是多根毛细管1排列在一个绕扫描中
心轴13的圆弧面上形成的阵列，扫描物镜6和扫描中心轴1 3位于毛细管阵列2的同侧。 采用扫描物镜6和扫描反射镜9绕扫描中心轴13往复转动扫描，而毛细管阵列2固定，
在扫描过程中，与扫描中心轴13重合的激发光束中心轴被反射镜反射后与扫描物镜6的光
轴重合，扫描物镜6收集的信号荧光经反射镜之反射后与扫描中心轴13平行，避免检测系
统的其它光学器件运动。
本实施例的其它内容与实施例 一相同。
当然，通过简单的变换，可以将本实施例改为采用毛细管阵列2转动的方式进行扫描， 其只需毛细管阵列2绕扫描中心轴1 3扫描检测即可，而其它部件不动。
实施例三如图4所示，扫描物镜6和扫描中心轴13位于毛细管阵列2的两侧，其采 用毛细管阵列2转动的方式扫描，只需毛细管阵列2绕扫描中心轴13扫描检测，而其它部 件不动。
本实施例的其它内容与实施例二相同。
实施例四如图5所示，扫描物镜6和扫描中心轴13位于毛细管阵列2的两侧，扫描 物镜6、光束转折系统8，及扫描反射镜9均绕扫描中心轴13往复转动实现扫描，而毛细管 阵列2固定。
本实施例的其它内容与实施例二相同。
当然，本领域的普通技术人员应该认识，上述只是对本发明实施例的解释说明，而并非 对本发明的限定，凡是在本发明的实质范围内，对以上实施例的变化、变型都将落入本发明 的保护范围之内。
权利要求
1、转动扫描毛细管阵列分析仪，包括激光光源、扫描反射镜、扫描物镜，其特征是还包括毛细管检测窗固定装置、毛细管进样端、毛细管废液端、光束转折系统、荧光分光镜、荧光滤色片、光探测器、扫描中心轴，多根毛细管绕扫描中心轴排列成圆柱形阵列而形成毛细管阵列，毛细管阵列固定安装于毛细管检测窗固定装置；激光光源发出的激光束依次经过荧光分光镜、扫描反射镜、光束转折系统、扫描物镜，扫描物镜将激光光源发出的激光束会聚于毛细管的检测窗；毛细管中荧光标记的生物样品被激光激发后，发出的荧光经扫描物镜、光束转折系统、扫描反射镜、荧光分光镜后，再经过荧光滤色片，由光探测器进行探测。
2、 如权利要求1所述的转动扫描毛细管阵列分析仪，其特征是所述的扫描物镜、光束 转折系统、扫描反射镜安装于同一扫描平台，绕扫描中心轴转动，扫描探测毛细管阵列中每 个毛细管上的检测窗。
3、 如权利要求l所述的转动扫描毛细管阵列分析仪，其特征是所述的荧光分光镜采用 二向色镜或中心带孔的反射镜。
4、 如权利要求l所述的转动扫描毛细管阵列分析仪，其特征是所述的毛细管检测窗固 定装置包括一个圆筒，检测窗固定于圆筒外壁，毛细管穿过圆筒内部后往回弯折180度，弯 折后又穿过圆筒内部，端部形成毛细管废液端。
5、 如权利要求1所述的转动扫描毛细管阵列分析仪，其特征是所述的毛细管阵列是多 根毛细管排列在一个绕扫描中心轴的圆弧面上形成的阵列，由该毛细管圆弧阵列替代圆柱形 阵列。
6、 如权利要求5所述的转动扫描毛细管阵列分析仪，其特征是扫描检测时毛细管阵列 固定，扫描物镜绕扫描中心轴往复摆动。
7、 如权利要求5所述的转动扫描毛细管阵列分析仪，其特征是扫描检测时扫描物镜固 定，毛细管阵列绕扫描中心轴往复摆动。
全文摘要
本发明属于生物分析技术领域，涉及转动扫描毛细管阵列分析仪，包括激光光源、扫描反射镜、扫描物镜、检测窗固定装置、毛细管进样端、毛细管废液端、光束转折系统、荧光分光镜、荧光滤色片、光探测器、扫描中心轴，多根毛细管绕扫描中心轴排列成圆柱形阵列，毛细管阵列固定安装于检测窗固定装置；光源的激光束依次经过荧光分光镜、扫描反射镜、光束转折系统、扫描物镜，扫描物镜将激光束会聚于检测窗；毛细管中荧光标记的生物样品被激光激发后，发出的荧光经扫描物镜、光束转折系统、扫描反射镜、荧光分光镜后，再经过荧光滤色片，由光探测器探测。本发明转动扫描毛细管阵列分析仪具有高通量、高灵敏度、大荧光收集角度且性能优良的优点。
文档编号G01N21/64GK101493413SQ20091009551
公开日2009年7月29日 申请日期2009年1月15日 优先权日2009年1月15日
发明者严惠民, 王立强, 岩 石, 陆祖康 申请人:浙江大学