毛细管阵列分析仪制造技术

本发明专利技术属于生物分析技术领域，涉及毛细管阵列分析仪，光源发出的激发光由反射镜及荧光分离镜入射到振镜，振镜绕转轴往返摆动，激发光也往复摆动；后激发光入射到扫描物镜，扫描物镜将激发光聚到放置毛细管阵列的焦面，经过扫描物镜转换为焦面上的一维平动扫描，在扫描过程中，激发光依次激发毛细管中标记有荧光物质的样品，样品标记的荧光物质所发出的荧光由扫描物镜收集，并转换为与激发光同轴并反向传播的平行光束，平行光束被反射而与激发光束相分离，后入射到会聚透镜，后荧光平行光束经过色轮上的荧光滤色片滤除背景光，通过共焦小孔，由光探测器探测。本发明专利技术的毛细管阵列分析仪具有结构简单、体积小、成本低且性能优良的优点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于生物分析
，特别涉及一种毛细管阵列分析仪。
技术介绍
毛细管电泳是通过电场的作用，使样品在毛细管中迁移，而样品中不同的成份具有不同 的迁移速度，从而实现分离，并在毛细管中的检测窗处进行探测，最后通过所得的探测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，其具有分离 效率高、样品消耗少、自动化程度高，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，且应用 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， 通常为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主要有如下几种(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。这种方式需毛细管按圆周排列， 从而给一些分析及应用带来不便。(4)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也会给分析及应 用带来不便，且镜头旋转机构复杂，不易小型化。目前采用的共焦检测中，多色荧光检测技术采用滤色片分光方式，如4色荧光检测采用 一块滤色片先将四个波长段的荧光按长波和短波分离为两个光路，然后每个光路再由滤色片 分离为两个光路，每个光路采用一个光探测器探测。这种分光检测方式首先需要的光探测器 多，增加了生产成本和检测仪的体积；其次，因滤色片多，荧光损耗多，因此限制了探测灵敏度；最后，由于多滤色片配置在光路中，因此，空间要求大，进一步增加了检测仪的体积。
技术实现思路
本专利技术提供一种结构简单、体积小、成本低且性能优良的毛细管阵列分析仪。本专利技术所采取的技术方案如下毛细管阵列分析仪，包括光源、反射镜、振镜、扫描物镜、荧光分离镜、会聚透镜、色轮、共焦小孔、光探测器，光源发出的激发光由反射镜反射,透过荧光分离镜入射到振镜，振镜绕转轴往返摆动，而使激发光也往复摆动；后激发光入射到扫描物镜，扫描物镜将激发光聚到放置毛细管阵列的焦面上，激发光的摆动经过扫描物镜转换为焦面上的一维平动扫描，在扫描过程中，激发光依次激发毛细管中标记有荧光物质的样品，样品标记的荧光物质所发出的荧光由扫描物镜收集，并转换为与激发光同轴并反向传播的荧光平行光束，荧光平行光束在荧光分离镜处被反射而与激发光束相分离，后入射到会聚透镜，会聚后的荧光平行光束经过色轮上的荧光滤色片滤除背景光，聚焦通过共焦小孔，由光探测器探测。所述的毛细管阵列分析仪，毛细管阵列的毛细管平行排列于一个平面，或毛细管阵列是蚀刻在芯片中的微通道阵列。所述的毛细管阵列分析仪，毛细管阵列夹于两基板间。所述的毛细管阵列分析仪，光源采用激光或发光二极管。所述的毛细管阵列分析仪，光源、毛细管阵列、共焦小孔三者处于共轭位置，形成共焦检测。所述的毛细管阵列分析仪，扫描物镜采用像方远心f-theta物镜。所述的毛细管阵列分析仪，荧光分离镜与激发光的光轴成45。。所述的毛细管阵列分析仪，荧光分离镜采用二向色镜或中心带孔的全反镜。所述的毛细管阵列分析仪，光探测器采用光电倍增管，或雪崩光敏二极管，或本征光敏二极管。所述的毛细管阵列分析仪，荧光滤色片是安装在色轮上的滤色片组，色轮转动使不同光谱特性的滤色片处于光路中，探测不同波长的荧光。工作过程中，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所激发，发出的荧光经扫描物镜收集，振镜和荧光分离镜反射，在会聚物镜上会聚，通过色轮上的荧光滤色片滤色，被光探测器探测到。为保证扫描时对每根毛细管的均匀性，扫描物镜采用远心f-theta物镜，使其每个扫描位置的主光线均平行于光轴，且系统无渐晕，从而保证每个扫描位置收集荧光的一致性。f-theta镜头使扫描过程中振镜反射向扫描物镜光束的角度变化转变为毛细管阵列所在面上的线性位移变化，保证扫描速度的均匀性。本专利技术中采用振镜结合远心f-theta物镜的毛细管阵列激光诱导荧光检测的方式，具有扫描惯量小、运动部件少、检测仪性能稳定、探测均匀性高、结构紧凑等优点。本专利技术采用色轮旋转，使多个滤色片时分复用地进行多色荧光检测，降低了荧光能量的损耗，减少了使用的光探测器的个数，从而既降低制造成本，又减小体积。附图说明图1是本专利技术的结构示意图。图2是毛细管阵列排列示意图。图3是色轮旋转多色荧光检测示意图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术作详细说明。图1是本专利技术的结构示意图。光源1采用激光，光源1的出射光方向安装反射镜3，光源1发出的激发光2由反射镜3反射，该反射镜3可以用于激发光2的光路调节。反射镜3的出射光方向安装荧光分离镜4，荧光分离镜4与激发光2的光轴成45°角。荧光分离镜4是一个中心有孔的全反镜，中心孔用于穿过激发光2，而全反镜用于反射荧光。通过反射后的激发光2透过荧光分离镜4的中心孔而入射到振镜5，振镜5安装在转轴501上，可以绕轴往复摆动。振镜镜片也是一个全反镜，激发光2被振镜5反射，随着振镜5绕转轴501的摆动，反射后的激发光2也在摆动，摆动的激发光2再入射到扫描物镜6，扫描物镜6采用像方远心f-theta物镜，扫描物镜6将激发光会聚到该物镜的焦面上。由毛细管组成的毛细管阵列7置于扫描物镜6的焦面上，激发光2的摆动经过扫描物镜6变换为焦面上的一维平动扫描。扫描过程中，激发光2顺序地激发各毛细管中标记有荧光物质的样品，标记样品的荧光物质所发出的荧光8由扫描物镜6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8在荧光分离镜4处被反射而与激发光束2分离，然后入射到会聚透镜9，会聚后的荧光经过色轮10上的荧光滤色片101滤除背景光，聚焦通过共焦小孔11,由光探测器12探测，光探测器12采用光电倍增管。光源1、毛细管阵列7、光探测器12前的共焦小孔11三者处于共轭位置，形成共焦检测。图2是毛细管阵列7的排列示意图，多根毛细管71平行排列在一个平面上，这些毛细管定位于刻有V型槽的毛细管固定基板72，基板72中间有一个孔用于透过激发光和荧光，基板73通过螺丝74与基板72固定，将毛细管71固定在两块基板72、 73中间，基板73与毛细管7的接触面为平面。图3是色轮旋转时分复用检测多色荧光的示意图，色轮10上固定多块透过光谱不同的滤色片101，滤色片101的滤色面与荧光束8的中心轴垂直，并且色轮的转轴中心102与荧光束8的中心偏离，使色轮10旋转的过程中，每个滤色片101的中心轴正好可以和荧光束8的中心轴重合。通本文档来自技高网...

【技术保护点】
毛细管阵列分析仪，包括光源、反射镜、振镜、扫描物镜，其特征是：还包括荧光分离镜、会聚透镜、色轮、共焦小孔、光探测器，光源发出的激发光由反射镜反射，透过荧光分离镜入射到振镜，振镜绕转轴往返摆动，而使激发光也往复摆动；后激发光入射到扫描物镜，扫描物镜将激发光聚到放置毛细管阵列的焦面上，激发光的摆动经过扫描物镜转换为焦面上的一维平动扫描，在扫描过程中，激发光依次激发毛细管中标记有荧光物质的样品，样品标记的荧光物质所发出的荧光由扫描物镜收集，并转换为与激发光同轴并反向传播的荧光平行光束，荧光平行光束在荧光分离镜处被反射而与激发光束相分离，后入射到会聚透镜，会聚后的荧光平行光束经过色轮上的荧光滤色片滤除背景光，聚焦通过共焦小孔，由光探测器探测。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：陆祖康，石岩，王立强，严惠民，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：86[中国|杭州]