專利名稱：電泳設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于DNA和其它生物物質(zhì)的分離和分析設(shè)備，并特別涉及電泳設(shè)備。
在先有技術(shù)中，凝膠電泳已被用于包括DNA(脫氧核糖核酸)定序在內(nèi)的DNA分析。近年來對(duì)DNA定序的要求不斷增加，如在基團(tuán)組分析中。同時(shí)，在市場(chǎng)上可以得到一種DNA定序器，這種DNA定序器在進(jìn)行凝膠電泳分離的同時(shí)，通過利用熒光標(biāo)記DNA片段在實(shí)時(shí)的基礎(chǔ)上測(cè)定DNA片段;這種設(shè)備已經(jīng)在實(shí)踐中得到應(yīng)用。這種DNA定序器使用板狀凝膠(聚丙烯酰胺凝膠)，其提供30到40個(gè)遷移通道。該凝膠板從電泳起始點(diǎn)按規(guī)定的間隙向激光光束照射，而定序器檢測(cè)在通過照射處時(shí)用熒光標(biāo)記的DNA片段所發(fā)射的熒光。
但是，市場(chǎng)上可得到的這種DNA的通過量很小，為每天10K基到20K基;這是阻礙基團(tuán)組分析的問題中的一個(gè)。為了獲得高通過量，提高電泳速度和提供非常多的遷移通道是有效的，這樣可以增加同一時(shí)間所檢測(cè)的樣本的數(shù)量。
近年來已經(jīng)研制出一種能在短時(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)電泳分離的毛細(xì)管凝膠電泳裝置。進(jìn)而，還研制出一種毛細(xì)管陣列電泳裝置，它允許在大量毛細(xì)管的結(jié)構(gòu)下同時(shí)進(jìn)行測(cè)定，因而達(dá)到高通過量。
已經(jīng)報(bào)道過下述的所述類型的毛細(xì)管陣列電泳裝置一種裝置其捆扎在平板里的毛細(xì)管陣列固定在X-Y平臺(tái)上，并且毛細(xì)管陣列從上方對(duì)激光光束暴露以便根據(jù)激光光束的方向檢測(cè)熒光(R.A.Mathies等，Nature(自然雜志)359期，167至169頁(1992))。在所述裝置里，在同一時(shí)刻里只有一條毛細(xì)管對(duì)激光光束暴露，并按規(guī)定速度對(duì)毛細(xì)管凝膠進(jìn)行機(jī)械掃描以對(duì)所有的毛細(xì)管測(cè)定熒光信號(hào)。
在Nature(自然雜志)359期、167至169頁(1992)刊登的這種普通的毛細(xì)管陣列電泳裝置可以明顯地改進(jìn)通過量，但是遷移通道的最大數(shù)量為20到40。這是因?yàn)?，如果增加毛?xì)管的數(shù)量，就會(huì)減少每個(gè)毛細(xì)管的測(cè)定時(shí)間，而造成靈敏度低。因?yàn)閷?duì)輻射的快速掃描是不可能的，必須減小電泳速度。
本發(fā)明的目的就是解決先有技術(shù)中的這個(gè)問題，并提供一種電泳設(shè)備。盡管增加毛細(xì)管的數(shù)量，這種電泳設(shè)備可保證在不犧牲靈敏度和電泳速度的情況下對(duì)樣本的檢測(cè)。
為了達(dá)到這個(gè)目的，根據(jù)本發(fā)明，按一種層的格式安排多于兩個(gè)的毛細(xì)管，并且在光單元里沿直線布置遷移方向里的用凝膠填充的毛細(xì)管樣本的末端;然后緩沖溶液被饋送到靠近凝膠填充毛細(xì)管末端的地方以形成外表流(Sheath flow)。激光光束同時(shí)照射這些位置，在這些位置上用熒光標(biāo)記的DNA從各個(gè)凝膠填充毛細(xì)管的末端被洗脫到外表流中，并且激光光束向下流動(dòng)。光纖被布置在靠近被照射處以收集由用熒光標(biāo)記的DNA所發(fā)射的熒光并把熒光引導(dǎo)到線傳感器或區(qū)傳感器(二維傳感器)。
為把這點(diǎn)解釋得更詳細(xì)些，根據(jù)本發(fā)明的電泳設(shè)備的特征在于其檢測(cè)在遷移部分里遷移的樣本，并且包括(1)兩個(gè)或更多的凝膠分離部分，它們的末端沿一條直線布置并且它們彼此隔開;
(2)在各個(gè)凝膠分離部分之后的一個(gè)遷移部分;
(3)一個(gè)光源;
(4)一個(gè)裝置，它允許光源的光沿所述直線通過以和所有的遷移部分相交;
(5)光接收光纖，它們的末端布置在與光源的光和遷移部分之間的交點(diǎn)相匹配的相應(yīng)的光軸上，并且它們的數(shù)量等于或大于遷移部分的數(shù)量;以及(6)一個(gè)光檢測(cè)裝置，它和光纖的另一端相連，用于檢測(cè)光。
本發(fā)明的另一個(gè)特征在于其檢測(cè)在遷移部分里遷移的樣本，并且包括(1)兩個(gè)或更多的凝膠分離部分，它們的末端沿一條直線布置并且它們彼此隔開;
(2)一個(gè)光單元以在其中容納凝膠分離部分的一個(gè)末端;
(3)一個(gè)裝置，以把在各個(gè)凝膠分離部分后面的遷移部分產(chǎn)生在光單元的內(nèi)部;
(4)一個(gè)產(chǎn)生光的光源，光沿與所有的遷移部分相交的所述直線通過;
(5)光接收光纖，它們的末端布置在光源的光和遷移部分之間的交點(diǎn)相匹配的相應(yīng)的光軸上，并且它們的數(shù)量等于或大于遷移部分的數(shù)量;以及(6)一個(gè)光檢測(cè)裝置，它和光纖的另一端相連，用于檢測(cè)光。
此外，凝膠分離部分包括凝膠毛細(xì)管部分，并且收集光的光纖接收樣本發(fā)射的熒光。
光檢測(cè)裝置包括一維陣列傳感器或二維陣列傳感器，并且用來收集光的光纖的另一端在光學(xué)上至少和一維陣列傳感器或者二維陣列傳感器的一個(gè)感光元件相連接。
一個(gè)光線收集透鏡位于所述照射點(diǎn)和接收光的光纖的一端之間，并且兩個(gè)或更多的帶通濾波器被置于光纖的另一端和光檢測(cè)裝置之間。
在其一端形成光收集透鏡的光纖可以用作為光纖。
此外，該設(shè)備具有一種分裂光源光線，以照射兩個(gè)或更多的熒光檢測(cè)光元件的裝置。
本發(fā)明允許一條激光光束同時(shí)照射靠近毛細(xì)管端頭的所有位置，與毛細(xì)管的數(shù)量無關(guān)，在這些位置上用熒光標(biāo)記的DNA被洗脫。
和利用一個(gè)透鏡形成兩個(gè)或更多遷移位置的一幅圖象的方法不相同，為檢測(cè)被標(biāo)記的DNA的熒光，光線收集透鏡和光纖被置于光接收部分里的各個(gè)遷移位置的結(jié)合處;這樣，保證了對(duì)熒光的有效檢測(cè)，而與毛細(xì)管的數(shù)量無關(guān)。
本發(fā)明的作者報(bào)告過這種毛細(xì)管陣列電泳設(shè)備具有下述特點(diǎn)緩沖溶液沿凝膠毛細(xì)管流動(dòng)以在光元件里按直線布置的凝膠毛細(xì)管的端頭處形成一個(gè)外表流，以及沿所述直線發(fā)射激光光束從而同時(shí)地照射所有的靠近該外表流區(qū)端的遷移通道;因此而獲得的熒光圖象被一個(gè)CCD照相機(jī)或類似物所測(cè)定(H.Kambara等，Nature(自然雜志)361期，565至566頁(1993))。
所述設(shè)備利用該透鏡對(duì)通過靠近檢測(cè)器端的外表流部分的同時(shí)的照射所獲得的熒光圖象進(jìn)行聚焦。當(dāng)該被照射區(qū)的長(zhǎng)度大時(shí)，因?yàn)殛嚵袀鞲衅鞯拈L(zhǎng)度只有24mm那么小，用于檢測(cè)的熒光圖象被減弱。熒光圖象的減弱造成低的熒光收集效率。試圖增加毛細(xì)管的數(shù)量將造成熒光收集效率的降低，從而造成靈敏度降低，因此難以把熒光色信號(hào)從各條遷移通道上分離出來。
但是，根據(jù)本發(fā)明，對(duì)熒光的檢測(cè)是通過把各個(gè)光纖的輸出末端置放在線傳感器或者面?zhèn)鞲衅鞯母泄庠蠈?shí)現(xiàn)的;這樣允許可檢測(cè)和光接收元件數(shù)量一樣多的遷移通道上發(fā)出的熒光。按照上面所描述的這種方式，有可能改進(jìn)本發(fā)明的作者的已經(jīng)報(bào)告過的(自然雜志Nature361期，565至566頁(1993))那種毛細(xì)管陣列電泳設(shè)備的檢測(cè)靈敏度，從而達(dá)到增強(qiáng)的性能。
具有大約1000個(gè)感光單元(光接收元件)的線傳感器和具有100，000個(gè)或更多的感光單元(光接收元件)的面?zhèn)鞲衅魇悄軌虻玫降?。本發(fā)明提供一種電泳設(shè)備，其事實(shí)上使用數(shù)不盡的布置成陣列的毛細(xì)管，使得設(shè)計(jì)一種以非常高的通過量為特征的DNA定序器成為可能。
圖1是一個(gè)示意圖，表示根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例中的電泳設(shè)備的結(jié)構(gòu);
圖2表示在根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例中利用光纖把熒光收集部分和檢測(cè)熒光的檢測(cè)器連接起來的一種方法;
圖3是一個(gè)示意圖，表示在根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例中采用兩個(gè)或更多的熒光檢測(cè)單元的電泳設(shè)備的構(gòu)造;以及圖4是一個(gè)示意圖，表示在根據(jù)本發(fā)明的第三實(shí)施例中的電泳設(shè)備的構(gòu)造。
下面對(duì)根據(jù)本發(fā)明的各實(shí)施例給予詳細(xì)說明。
第一實(shí)施例下面說明把根據(jù)本發(fā)明的電泳設(shè)備應(yīng)用到DNA定序的情況在利用酶反應(yīng)的DNA定序中，通過采用DNA聚合酶和把目標(biāo)DNA作為樣板DNA的互補(bǔ)鏈合成法生成四個(gè)DNA片段群(片段族)。換句話說，互補(bǔ)鏈可從具有一特定基順序的齊聚物上合成，互補(bǔ)鏈可雜交在目標(biāo)DNA上，以產(chǎn)生具有不同長(zhǎng)度的片段，這些碎片的末端具有腺嘌呤(A)、胸腺嘧啶(T)、胞嘧啶(C)或?yàn)踵堰?G)的類似物，末端不能進(jìn)一步擴(kuò)展。其末端為A、T、G和C類似物的片段分別稱為A族、T族、G族和C族。
這些族用不同的熒光所標(biāo)記以通過光譜方法進(jìn)行區(qū)別，而DNA片段長(zhǎng)度用凝膠電泳分離。四個(gè)族被混合然后利用為各處樣本的一個(gè)毛細(xì)管凝膠被分離。從最短的DNA片段開始，DNA片段按順序通過照射位置。從用熒光標(biāo)記的DNA片段所發(fā)射的熒光波長(zhǎng)可以分辨DNA片段末端的基的類型。根據(jù)所述方法實(shí)現(xiàn)DNA定序。
這種情況下為了識(shí)別四種類型的末端基，必須通過對(duì)熒光波長(zhǎng)的選擇來檢測(cè)二種或更多種的熒光(最佳為四種)。進(jìn)而，DNA凝膠的凝膠電泳分析不僅可應(yīng)用于DNA定序還可應(yīng)用于基因判斷，在后一種情況里只使用一種類型的熒光是足夠的。
圖1是一個(gè)示意圖，說明毛細(xì)管陣列設(shè)備，它是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)電泳設(shè)備。由不同DNA試樣形成的各種定序反應(yīng)產(chǎn)品被電泳地注入到凝膠毛細(xì)管1的頂部。凝膠毛細(xì)管1的上端浸入到含有四個(gè)片段族的樣本瓶里，在浸入到樣本瓶里的電極和該毛細(xì)管的下端之間施加大約10KV的電壓，以便把DNA片段注入到毛細(xì)管里。
在把DNA片段注入到毛細(xì)管1之后，凝膠毛細(xì)管1的上端被捆扎并置入部署在上方位置的緩沖容器19里的緩沖溶液里。在兩個(gè)電泳電極17之間施加10至15KV的電壓，其中一個(gè)電泳電極17浸入在部署在上方位置的緩沖容器19里的上方緩沖溶液中，另一個(gè)電泳電極浸入在部署在下方位置的緩沖容器18里的緩沖溶液中，在下方位置處布置了敞口毛細(xì)管6的下端，以便緩沖溶液從這些敞口毛細(xì)管中流出。緩沖溶液的流動(dòng)造成繞毛細(xì)管的外表流，這樣DNA片段將遷移到外表流中。
凝膠填充毛細(xì)管1的長(zhǎng)度通常為20至40cm，但當(dāng)分析短的DNA時(shí)或者不要求高分離性能時(shí)長(zhǎng)度可為10至15cm。當(dāng)分析長(zhǎng)DNA時(shí)或者要求高分離性能時(shí)，可能要使用50至100cm的長(zhǎng)凝膠填充毛細(xì)管1。
為對(duì)片段的熒光檢測(cè)，凝膠填充毛細(xì)管1的下面部分暴露在激光源5發(fā)出的激光光束4下。如果毛細(xì)管管體直接暴露在激光光束之下，光束將在毛細(xì)管管體表面上散射和折射，結(jié)果是不能同時(shí)照射所有的毛細(xì)管。
為了解決這個(gè)問題，凝膠毛細(xì)管1的下端布置成一條直線并且浸入在光單元2的緩沖溶液里，以在實(shí)際上保證激光光束4同時(shí)照射在靠近所有的凝膠填充毛細(xì)管1的下端的部位上;從而保證實(shí)際上對(duì)從凝膠填充毛細(xì)管1的下端洗脫出的DNA片段的同時(shí)性檢測(cè)。為了防止在DNA片段被洗脫后DNA帶3的擴(kuò)散，敞口毛細(xì)管6布置在各個(gè)凝膠填充毛細(xì)管1的下部末端處以面對(duì)著各個(gè)凝膠填充毛細(xì)管1的末端，這樣緩沖溶液從裝放緩沖溶液的瓶7流入光單元2，并從敞口毛細(xì)管流出來形成凝膠填充毛細(xì)管周圍的外表流。
如用圖1中左下部放大圓圈里所示那樣，所述緩沖溶液沿靠近各個(gè)凝膠填充毛細(xì)管1的末端的外邊緣流動(dòng)，形成流入到對(duì)著凝膠毛細(xì)管1的敞口毛細(xì)管6里的外表流40(緩沖溶液流)。從凝膠填充毛細(xì)管1的下面部分洗脫出的DNA片段遷移到外表流40(緩沖溶液流)里。應(yīng)該注意到，只要在照射位置形成流動(dòng)，在實(shí)際應(yīng)用中不把敞口毛細(xì)管6布置對(duì)著各個(gè)凝膠毛細(xì)管1是不會(huì)有問題的。
其內(nèi)直徑為0.1mm的石英管被用作為根據(jù)本實(shí)施例的凝膠填充的毛細(xì)管1。依照具體要求可以使用具有范圍從0.05至0.3mm的不同內(nèi)直徑的管子。聚丙烯酰胺(總濃度為5%和交聯(lián)率為3%)被用作為填充到毛細(xì)管1中的凝膠，其生產(chǎn)方法，例如，由Y.Baba等在分析化學(xué)(Analytic Chem.)64期1221-1225頁(1992)中介紹。
當(dāng)用作外表流的緩沖溶液的流率是每容器50nl/秒或更多時(shí)不存在問題。DNA帶的形狀和熒光強(qiáng)度對(duì)流率的關(guān)系最好根據(jù)熒光檢測(cè)單元予以優(yōu)化。熒光檢測(cè)單元2和裝填用作外表流的緩沖溶液的外部容器7連接，裝填用作外表流的緩沖溶液的外部容器7的高度被調(diào)整以控制用作外表流的緩沖溶液的流率。激光光束4從邊上穿過單元2。該熒光檢測(cè)單元的底與敞口毛細(xì)管6相接，在敞口毛細(xì)管6處流出用作外表流的緩沖溶液。
凝膠填充毛細(xì)管1和光纖陣列夾9一起安放在熒光檢測(cè)單元2的頂部，而凝膠填充毛細(xì)管1的下面的末端安置在激光照射部分的上面0.5mm處。從凝膠毛細(xì)管1的下面的末端開始的激光光束4的光徑-即到照射位置的距離-最佳應(yīng)該為2mm或更短。如果該距離過長(zhǎng)了，DNA片段可能會(huì)和相鄰?fù)ǖ览镞w移的DNA片段混合，或者出現(xiàn)類似的問題。
通過光纖陣列夾10光線收集透鏡或者帶有光線收集透鏡的光纖11安裝在與由凝膠填充毛細(xì)管1和敞口毛細(xì)管6所形成的平面相垂直的一個(gè)平面上。從遷移通道到光纖11的光線入口端間的距離為2至3mm，而相鄰凝膠填充毛細(xì)管1之間的間隔為0.35至2mm，這樣各個(gè)光纖11不會(huì)暴露到相鄰的遷移通道。
在本實(shí)施例中，為每個(gè)遷移通道提供四條為一組的光纖。通過光濾波器12，四條光纖在光學(xué)上連接到光學(xué)線傳感器13或面?zhèn)鞲衅鞯母鱾€(gè)光接收元件上，各光接收元件具有不同的傳送波長(zhǎng)頻帶。為簡(jiǎn)單起見，圖1僅表示光接收元件和光纖11之間沿由凝膠填滿的毛細(xì)管1陣列的激光光束照射的方向上兩個(gè)末端的連接。
為了把光接收元件和光纖連接起來，使用帶有光纖窗口的CCD，或者在顯微鏡下調(diào)節(jié)位置按一對(duì)一的比率用膠把光接收元件和光纖連接起來。還可能事先安排帶有一個(gè)夾具有光纖陣列的頂端，以便用膠把頂端固定到線傳感器和或面?zhèn)鞲衅魃稀?br>
例如，由ABI公司(Applied Biosystem Inc.)出售的FAM(具有519nm的發(fā)射波長(zhǎng))，JFO(具有548nm的發(fā)射波長(zhǎng))，TAMRA(具有578nm的發(fā)射波長(zhǎng))和ROX(具有605nm的發(fā)射波長(zhǎng))被用作為標(biāo)記各個(gè)族的熒光，并且Ar+激光(具有488nm的波長(zhǎng))和YAG激光(具有532nm的波長(zhǎng))被用作為激勵(lì)激光源5。具有大約20nm傳輸波長(zhǎng)帶寬的及其中心處于各熒光的發(fā)射波長(zhǎng)上的四個(gè)帶通濾波器被用作為光濾波器12。
當(dāng)毛細(xì)管的數(shù)量約為100時(shí)，通過把一個(gè)線傳感器劃分成四個(gè)部分和通過分離各種熒光發(fā)射波長(zhǎng)的波長(zhǎng)有可能測(cè)量熒光強(qiáng)度。當(dāng)存在許多毛細(xì)管時(shí)或者來自一條光纖的光線由采用大光纖束的幾個(gè)光接收元件檢測(cè)時(shí)，使用面?zhèn)鞲衅骰蚴褂脤?duì)各種熒光分別提供光學(xué)檢測(cè)的多個(gè)線傳感器(本文中總共使用四個(gè)線傳感器)是有效的。
諸如線傳感器或者面?zhèn)鞲衅鞯墓鈾z測(cè)器由驅(qū)動(dòng)器14控制。光檢測(cè)器的檢測(cè)信號(hào)受到數(shù)據(jù)處理機(jī)15的分析，以識(shí)別末端的基種類。此外，為DNA定序檢測(cè)熒光強(qiáng)度隨時(shí)間的變化。數(shù)據(jù)處理機(jī)15的輸出被饋送給輸出裝置，如CRT、記錄器或繪圖儀。
圖2表示利用光纖把光檢測(cè)器和光接收部分連接起來的方法和幾個(gè)例子，從而檢測(cè)用熒光標(biāo)記的DNA片段的熒光。
圖2(a)表示一個(gè)例子，在其中來自一個(gè)發(fā)射點(diǎn)31(一條遷移通道和激光照射線的交點(diǎn)，在該點(diǎn)上發(fā)射熒光)的熒光在其由帶有四條光纖11的透鏡8轉(zhuǎn)變?yōu)槠叫泄夂蟊皇占臈l光纖11的側(cè)面上裝備著具有不同傳輸波長(zhǎng)頻帶的光濾波器32。光濾波器32是通過把不導(dǎo)電材料沉積在光纖11的光進(jìn)入端而形成薄膜來構(gòu)成的。為了有效地把一條光纖和線傳感器的感光單元連接起來，光纖11的引出端被弄窄以和感光單元相配合或者一條使光纖11的兩端具有不同面積的錐形光纖被用作為連接光纖。
圖2(b)說明這種情況，在其中來自一個(gè)發(fā)射點(diǎn)31的熒光由透鏡8收集并穿過一條光纖11。在圖2(b)中，只顯示了一個(gè)發(fā)射點(diǎn)31，但在實(shí)際情況中，有許多發(fā)射點(diǎn)以及和透鏡8耦合的許多對(duì)應(yīng)的光纖。
在圖2(a)中所顯示的四個(gè)連接光纖11和光收集透鏡8可以在光學(xué)上做成一個(gè)整體。還可能采用透鏡陣列，在陣列中布置多個(gè)微透鏡并構(gòu)成一條直線，它們之間的間隔等于四條連接光纖的布置間隔。
在本例中，借助透鏡20′使由光纖傳輸?shù)臒晒庠诿鎮(zhèn)鞲衅?二維傳感器)13上形成圖象。在這個(gè)時(shí)候，透鏡20使來自光纖末端的光成為平行光，以通過具有用于四波長(zhǎng)選擇的濾波器的圖象分離棱鏡21，并且圖象透鏡20′被用來把熒光圖象聚焦在檢測(cè)器上。
應(yīng)該注意，圖2(b)中的一條光纖11和光收集透鏡8可以在光學(xué)上做成一個(gè)整體。并且還可能使用透鏡陣列，在透鏡陣列中布置多個(gè)微透鏡并形成一條直線，它們之間的間隔與光纖的布置間隔相等。
圖2(c)表示這樣的系統(tǒng)，在其中對(duì)著發(fā)射點(diǎn)31的四條光纖直接通向線傳感器的光接收元件。透鏡20和20′及濾波器22設(shè)置在各條光纖11的中間，并且通過光纖23與光學(xué)線傳感器上的感光單元(光接收元件)相連。
應(yīng)該注意到上述的描述是和采用四條光纖的例子有關(guān)的，但光纖的數(shù)量不限于四條可根據(jù)實(shí)際需要使用六條、八條或任何其它數(shù)量的光纖。
第二實(shí)施例第一實(shí)施例使用一個(gè)熒光檢測(cè)單元;但是，熒光檢測(cè)單元的數(shù)量是不限于一個(gè)的。換句話說，根據(jù)本發(fā)明的電泳設(shè)備包括多個(gè)激光源、多條光纖、一個(gè)或多個(gè)光檢測(cè)器以及兩個(gè)或更多的熒光檢測(cè)單元2，在兩個(gè)或更多的熒光檢測(cè)單元處連接兩個(gè)或更多的凝膠填充的毛細(xì)管陣列1，并且在樣本片段遷移處的內(nèi)部形成多個(gè)外表流，如圖1所示。
圖3表示一個(gè)例子，在這個(gè)例子中通過分離激光光束或者通過串聯(lián)布置兩個(gè)或更多的光單元，實(shí)際上同時(shí)檢測(cè)來自多個(gè)凝膠填充的毛細(xì)管洗脫出的片段的光(信號(hào))。和圖1中的情況一樣(未在圖3中示出)，凝膠毛細(xì)管的頂端浸入在布置于上部位置處的緩沖容器里，而對(duì)應(yīng)于各條凝膠填充毛細(xì)管1的敞口毛細(xì)管6的底部浸入在布置于下部位置處的緩沖容器里，并且把電泳電壓施加在凝膠填充毛細(xì)管的兩端。并且熒光檢測(cè)單元2和裝填用于外表流7的緩沖溶液的容器相連接。
在一批所交付的毛細(xì)管的數(shù)量為96(即本例中的12×8)，和調(diào)整DNA樣本的滴定度盤的孔數(shù)相同。但是，和樣本調(diào)整自動(dòng)裝置相匹配會(huì)是更有效的并且在運(yùn)行中采用24的倍數(shù)會(huì)是方便的，24是滴定度盤里每排孔數(shù)的二倍。這樣，我們把以平面式捆扎在一起的帶有96個(gè)毛細(xì)管的陣列假設(shè)為一個(gè)單位，并且構(gòu)成一個(gè)與這個(gè)毛細(xì)管陣列相連接的熒光檢測(cè)單元;然后我們根據(jù)需要增加這種熒光檢測(cè)單元2的數(shù)量。
有可能串聯(lián)式地布置兩個(gè)或更多的熒光檢測(cè)元件2使得穿過相鄰熒光元件的窗口24的激光光束照射其它的熒光檢測(cè)元件，或者有可能分離激光光束使得所產(chǎn)生的光束平行地照射兩個(gè)或更多的熒光檢測(cè)單元。
根據(jù)圖3中所示的例子，來自激光源27的激光光束4被半鏡25分離成激光光束4-1和4-2，而且穿過該半鏡的激光光束4-1的方向被鏡26改變。沿著激光光束4-1和4-2的光徑串聯(lián)地布置兩個(gè)或更多的熒光檢測(cè)單元2，這樣可明顯提高通過量。附著在熒光檢測(cè)單元2上的光纖11與諸如線傳感器或面?zhèn)鞲衅鞯墓鈾z測(cè)器13連接。
應(yīng)該注意到用于檢測(cè)來自遷移到外表流區(qū)域里的DNA片段的熒光的光檢測(cè)器和光收集元件按照實(shí)施例1中所描述的不同方法相互連接。并且，不言而喻可使用兩個(gè)或更多的光傳感器13或者激光。
第三實(shí)施例第一和第二實(shí)施例采用毛細(xì)管，也有可能采用在平板構(gòu)成上的凹槽來形成遷移通道，以代替用凝膠填充的毛細(xì)管。
圖4表示一個(gè)例子，在這個(gè)例子利用隔板或在平板上形成的凹槽以在兩個(gè)玻璃板28之間構(gòu)成電泳凝膠，并且還利用它們作為遷移通道。遷移通道用包括塑料板(諸如象聚四氟乙烯的碳氟化合物聚合物，以及其它聚合物)的隔板式玻璃(此時(shí)在玻璃板的一面上形成凹槽，并且該玻璃板與另一塊玻璃板結(jié)合)彼此隔離。通過把來自夾在兩塊玻璃板之間的遷移通道的末端的DNA片段洗脫到外表流中和通過在離開玻璃板的末端規(guī)定距離的位置上照射流動(dòng)的DNA來實(shí)現(xiàn)對(duì)所有遷移通道的同時(shí)照射。
換句話說，用熒光標(biāo)記的DNA片段被洗脫到熒光檢測(cè)單元30里的緩沖溶液流(外表流)中，并且隨緩沖溶液流動(dòng)。激光光束4同時(shí)照射遷移中的DNA片段。類似于實(shí)施例1和2中的毛細(xì)管陣列的情況，緩沖溶液流(外表流)形成在靠近毛細(xì)管凝膠末端的地方，以防止從遷移通道洗脫出的DNA片段的擴(kuò)散。用來固定電泳凝膠的板28沿垂直方向設(shè)置，但是它們也可沿水平方向放置。在圖4中，從凝膠出來的DNA片段向下遷移到外表流中。緩沖溶液從用于固定電泳凝膠的板28(玻璃板)和熒光檢測(cè)單元30的內(nèi)壁之間的間隙向下流動(dòng)(圖中未示裝填用于外表流的緩沖溶液的容器7)。
在含有緩沖溶液并在其中生成外表流的熒光檢測(cè)單元30里，熒光從測(cè)單元30的底部和敞開毛細(xì)管6相連接，緩沖溶液從這個(gè)位置流出，并且在這個(gè)位置固定電泳凝膠的板28(玻璃板)被安裝在熒光檢測(cè)單元30上的一個(gè)固定位置上，并且離開一些距離對(duì)著敞口毛細(xì)管6。激光光束4照射在板上的遷移末端和敞口毛細(xì)管6的一端之間的間隙上。應(yīng)該注意，只要在照射地點(diǎn)處形成流動(dòng)，不對(duì)每個(gè)遷移通道的遷移末端對(duì)應(yīng)布置一個(gè)開口毛細(xì)管6是不會(huì)產(chǎn)生實(shí)際問題的。
光纖11沿被照區(qū)布置，從被照區(qū)發(fā)射出的熒光用透鏡8收集。然后它(熒光)進(jìn)入對(duì)應(yīng)于各條遷移通道的光纖里。接著發(fā)生的操作和實(shí)施例1和2中的操作相同。
此外，不言而喻，按照實(shí)施例，第二實(shí)施例的布局可以通過采用在兩塊玻璃板和熒光檢測(cè)單元之間產(chǎn)生的遷移通道的多個(gè)單位的合成來實(shí)現(xiàn)。
在實(shí)施例1、2和3中，只是從熒光檢測(cè)單元的一個(gè)側(cè)面接收熒光。通過把諸如象鏡子的反射物質(zhì)放在另一面上可以改進(jìn)光收集效率。
此外，在實(shí)施例1、2和3中，通過檢測(cè)用熒光標(biāo)記的DNA的熒光的例子作出說明。除這些例子之外，還有可能采用化學(xué)發(fā)光發(fā)射(化學(xué)熒光)來檢測(cè)DNA頻帶。在那個(gè)情況下，試劑被放在溶液的外表流中以檢測(cè)化學(xué)發(fā)光，這種化學(xué)發(fā)光是由外表流中的試劑和從凝膠中洗脫的DNA片段的試樣化合物之間的反應(yīng)所發(fā)射的。
本發(fā)明通過采用一個(gè)或幾個(gè)線傳感器或者面?zhèn)鞲衅髟试S甚至在大范圍內(nèi)具有照射區(qū)的電泳系統(tǒng)中進(jìn)行光學(xué)檢測(cè);它為具有許多遷移通道的系統(tǒng)提供了一種特點(diǎn)是非常高的通過量的最優(yōu)光學(xué)測(cè)量系統(tǒng)。
比起多光電倍增器管結(jié)構(gòu)，線傳感器和面?zhèn)鞲衅饕o湊和更便宜;這個(gè)特點(diǎn)保證了一種配置更便宜系統(tǒng)的有效方法。
此外，它允許根據(jù)需要增加毛細(xì)管陣列，因而提供一種容易使用的系統(tǒng)。
權(quán)利要求
1.一種檢測(cè)遷移部分里遷移樣本的電泳設(shè)備，其包括(1)多條凝膠分離通道，它們末端沿一條直線排列而且相互隔離；(2)在所述凝膠分離部分之后的一個(gè)遷移部分；(3)一個(gè)光源；(4)光接收纖維，光接收纖維的末端布置在與光源的光和遷移部分之間的交點(diǎn)相匹配的相應(yīng)光軸上，并且光接收纖維的數(shù)量等于或大于遷移部分的數(shù)量；以及(5)一個(gè)光檢測(cè)裝置，其和各條光纖的另一端相連接，用于接收光線。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的一種電泳設(shè)備，其特征在于，所述凝膠分離部分包括凝膠填充的毛細(xì)管。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的一種電泳設(shè)備，其特征在于，所述凝膠分離部分包括凝膠遷移通道，通道在兩個(gè)透明基片之間隔離形成。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的一種電泳設(shè)備，其特征在于，所述接收光的光纖接收從所述樣本發(fā)出的熒光。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的一種電泳設(shè)備，其特征在于，所述光檢測(cè)裝置是一個(gè)一維光傳感器或者二維光傳感器。
6.根據(jù)權(quán)利要求1的一種電泳設(shè)備，其特征在于，所述光檢測(cè)裝置是一個(gè)一維光傳感器或者二維光傳感器，并且所述光纖的另一端在光學(xué)上至少和一維傳感器或二維傳感器的一個(gè)感光單元相連接。
7.根據(jù)權(quán)利要求1的一種電泳設(shè)備，其特征在于，一個(gè)光收集透鏡被放在所述熒光發(fā)射點(diǎn)和所述接收光的光纖的一端之間。
8.根據(jù)權(quán)利要求1的一種電泳設(shè)備，其特征在于，所述接收光線的光纖的一個(gè)末端處形成一個(gè)光接收透鏡。
9.根據(jù)權(quán)利要求1的一種電泳設(shè)備，其特征在于，在所述接收光的光纖的所述另一端和所述光檢測(cè)裝置之間設(shè)置兩個(gè)或更多的帶通濾波器。
10.一種用于檢測(cè)所述遷移部分里的遷移樣本的電泳設(shè)備，并包括(1)多條凝膠分離通道，它們的末端沿一條直線排列而且相互隔離;(2)一個(gè)在其上容納所述凝膠分離通道的一個(gè)端的熒光檢測(cè)單元;(3)一個(gè)在各凝膠電泳通道之后的熒光檢測(cè)單元里構(gòu)成遷移通道的裝置;(4)一個(gè)產(chǎn)生光的光源，產(chǎn)生的光沿所述直線通過，與所有的遷移通道相交;(5)光接收纖維，光接收纖維的末端布置在與光源的光和遷移部分之間的交點(diǎn)相匹配的相應(yīng)光軸上，并且光接收纖維的數(shù)量等于或大于遷移通道的數(shù)量;以及(6)一個(gè)光檢測(cè)裝置，其和各條光纖的另一端相連接，用于接收光線。
11.根據(jù)權(quán)利要求10的一種電泳設(shè)備，其特征在于，所述凝膠電泳通道包括凝膠填充的毛細(xì)管。
12.根據(jù)權(quán)利要求10的一種電泳設(shè)備，其特征在于，所述凝膠電泳通道在兩個(gè)透明基片之間形成。
13.根據(jù)權(quán)利要求10的一種電泳設(shè)備，其特征在于，所述接收光的光纖接收從所述樣本發(fā)出的熒光。
14.根據(jù)權(quán)利要求10的一種電泳設(shè)備，其特征在于，所述光檢測(cè)裝置是一個(gè)一維光傳感器或者二維光傳感器。
15.根據(jù)權(quán)利要求10的一種電泳設(shè)備，其特征在于，所述光檢測(cè)裝置是一個(gè)一維光傳感器或者二維光傳感器，并且所述光纖的另一端在光學(xué)上至少和一維傳感器或二維傳感器的一個(gè)感光單元相連接。
16.根據(jù)權(quán)利要求10的一種電泳設(shè)備，其特征在于，一個(gè)收集透鏡被放在所述的激光光束與遷移通道的交點(diǎn)和所述接收光的光纖的一端之間。
17.根據(jù)權(quán)利要求10的一種電泳設(shè)備，其特征在于，所述接收光線的光纖的一個(gè)末端處形成一個(gè)光接收透鏡。
18.根據(jù)權(quán)利要求10的一種電泳設(shè)備，其特征在于，所述接收光線的光纖的一個(gè)末端處形成一個(gè)光收集濾波器。
19.根據(jù)權(quán)利要求10的一種電泳設(shè)備，其特征在于，在所述接收光的光纖的所述另一端和所述光檢測(cè)裝置之間設(shè)置兩個(gè)或更多的帶通濾波器。
20.根據(jù)權(quán)利要求10的一種電泳設(shè)備，其具有一種分離來自所述光源的光的裝置，并且照射兩個(gè)或更多的所述光單元。
21.一種檢測(cè)遷移到所述凝膠電泳通道的延長(zhǎng)線里的樣本的電泳設(shè)備，其包括(1)多條凝膠電泳通道，它們的末端沿一條直線排列而且相互隔離;(2)一個(gè)產(chǎn)生光的光源，產(chǎn)生的光沿所述直線通過，與所有的凝膠分離部分的延長(zhǎng)線相交;(3)光接收纖維，光接收纖維的末端布置在與光源的光和遷移部分之間的交點(diǎn)相匹配的相應(yīng)光軸上，并且光接收纖維的數(shù)量等于或大于所述凝膠分離部分的數(shù)量;以及(4)一個(gè)光檢測(cè)裝置，其和各條光纖的另一端相連接，用于接收光線。
全文摘要
本發(fā)明提供一種具有高通過量為特點(diǎn)的電泳裝置，其檢測(cè)遷移部分里的遷移樣本，并包括(1)多條凝膠電泳通道，通道的末端沿一條直線排列而且相互隔離，(2)在各條凝膠電泳通道之后的一個(gè)遷移部分，(3)光源，(4)一種裝置，其容許來自光源的光沿所述直線通過并與所有的遷移通道相交，(5)光接收纖維，布置在與光源的光和遷移部分之間的交點(diǎn)相匹配的相應(yīng)光軸上，并且光接收纖維的數(shù)量等于或大于遷移部分的數(shù)量，以及(6)一個(gè)光檢測(cè)裝置，其和各條光纖的另一端相連接，用于接收光線。
文檔編號(hào)G01N27/447GK1109597SQ9510119
公開日1995年10月4日 申請(qǐng)日期1995年1月13日 優(yōu)先權(quán)日1994年1月14日
發(fā)明者神原秀記 申請(qǐng)人:株式會(huì)社日立制作所