多通道毛細(xì)管陣列的性能測(cè)試裝置及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種測(cè)試裝置及方法，特別是涉及一種多通道毛細(xì)管陣列的性能測(cè)試 裝置及方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 毛細(xì)管是一種應(yīng)用廣泛的分析類耗材，其涉及的領(lǐng)域包括分析化學(xué)、手性分離、臨 床醫(yī)學(xué)、法庭科學(xué)、分子生物學(xué)、天然產(chǎn)物、有機(jī)化學(xué)及制藥工業(yè)等。隨著社會(huì)的快速發(fā)展， 對(duì)各類檢材的分析效率要求越來越高，單通道的毛細(xì)管分析檢驗(yàn)逐步發(fā)展到多通道的毛細(xì) 管陣列分析檢驗(yàn)，現(xiàn)今的陣列型產(chǎn)品使工作效率大大提升，精細(xì)程度也要求更加嚴(yán)格。
[0003] 毛細(xì)管陣列是基于毛細(xì)管凝聚電泳一激光激發(fā)熒光原理的DNA測(cè)序儀的核心部 件，是一種關(guān)鍵耗材，如圖1所示為毛細(xì)管陣列的結(jié)構(gòu)示意圖，所述毛細(xì)管陣列包括進(jìn)樣端 101、石英毛細(xì)管102、檢測(cè)窗口 103和注膠端104組成。電泳開始前，具有篩分能力的高分子 聚合物從毛細(xì)管注膠端104注入毛細(xì)管陣列中。電泳過程中，DNA樣品以電進(jìn)樣的方式進(jìn)入 進(jìn)樣端101，毛細(xì)管陣列兩端被加上15kv的高壓后，小分子DNA片段在高分子聚合物中的泳 動(dòng)速度大于大分子量DNA片段，因此小分子DNA先于大分子DNA通過毛細(xì)管陣列檢測(cè)窗口 103。電泳的DNA片段都帶有熒光素標(biāo)記，當(dāng)DNA通過毛細(xì)管陣列的檢測(cè)窗口 103時(shí)，激光會(huì)激 發(fā)DNA片段上的熒光素發(fā)出熒光，再以CCD收集熒光信號(hào)，就可以根據(jù)DNA經(jīng)過毛細(xì)管陣列檢 測(cè)窗口 103的時(shí)間先后順序分離不同長(zhǎng)度的DNA片段。
[0004] 由此可見，毛細(xì)管陣列在測(cè)試分析中具有的重要作用，然而針對(duì)毛細(xì)管陣列的性 能如何進(jìn)行有效檢測(cè)，目前并未見任何文獻(xiàn)報(bào)道，因此，如何對(duì)毛細(xì)管陣列的性能進(jìn)行有效 檢測(cè)是迫切需要解決的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明提出了一種多通道毛細(xì)管陣列的測(cè)量裝置，其包括：自動(dòng)進(jìn)樣系統(tǒng)，毛細(xì)管 陣列，恒溫系統(tǒng)，自動(dòng)注膠系統(tǒng)，光電檢測(cè)系統(tǒng)，數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)以及高壓電源，毛細(xì)管陣列兩 端分別通過注膠端與進(jìn)樣端與高壓電源連接;毛細(xì)管陣列除進(jìn)樣端與注膠端外，其余部分 放置在恒溫系統(tǒng)中；所述自動(dòng)進(jìn)樣系統(tǒng)、恒溫系統(tǒng)、自動(dòng)注膠系統(tǒng)、光電檢測(cè)系統(tǒng)及高壓電 源通過所述數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)控制。
[0006] 其中，所述毛細(xì)管陣列的注膠端與自動(dòng)注膠系統(tǒng)連接;所述毛細(xì)管陣列的進(jìn)樣端 與自動(dòng)進(jìn)樣系統(tǒng)連接。
[0007] 其中，進(jìn)一步包括有檢測(cè)窗口，所述檢測(cè)窗口與光電檢測(cè)系統(tǒng)連接。
[0008] 其中，所述毛細(xì)管陣列的一部分位于檢測(cè)窗口內(nèi)。
[0009] 本發(fā)明提出了一種多通道毛細(xì)管陣列性能檢測(cè)方法，其采用前述的測(cè)量裝置，其 包括以下步驟：
[0010] (1)空間校正，通過光電檢測(cè)系統(tǒng)采集所述毛細(xì)管陣列的光譜圖像，建立每根毛細(xì) 管發(fā)出的信號(hào)和信號(hào)落點(diǎn)位置之間的關(guān)系
[0011] (2)光譜校正，光電檢測(cè)系統(tǒng)激發(fā)所述毛細(xì)管陣列中的熒光物質(zhì)發(fā)出熒光，并收集 熒光信號(hào)傳輸給數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，通過數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)的計(jì)算，如果每個(gè)熒光顏色通道能形成 正確的光譜矩陣，且每根毛細(xì)管的最小質(zhì)量數(shù)和條件數(shù)范圍在規(guī)定的范圍內(nèi)，表明毛細(xì)管 陣列通過光譜校正的檢測(cè)。
[0012] 其中，在空間校正過程中，所述數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)控制自動(dòng)注膠系統(tǒng)向毛細(xì)管陣列中 灌注能被激光激發(fā)出拉曼光譜的物質(zhì)。
[0013]其中，所述激光的波長(zhǎng)為488或515nm。
[0014]其中，所述物質(zhì)包括但不限于N，N二甲基聚丙烯酰、乙二醇、甲酸甲酯胺、1%的羧 乙基纖維素、纖維素或衍生物、交聯(lián)聚丙烯酰胺等具有拉曼特征峰的物質(zhì)。
[0015] 其中，在光譜校正過程中，采用多色熒光檢測(cè)系統(tǒng)來檢測(cè)不同熒光素在其中心發(fā) 射波長(zhǎng)處的信號(hào)。
[0016] 其中，在光譜校正過程中，將兩種以上帶有不同熒光標(biāo)記的DNA片段通過自動(dòng)進(jìn)樣 系統(tǒng)引入毛細(xì)管陣列中。
[0017] 本發(fā)明的多通道毛細(xì)管陣列性能測(cè)試方法，首次提出了針對(duì)多通道毛細(xì)管陣列的 性能評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)，填補(bǔ)了國(guó)產(chǎn)毛細(xì)管陣列研制及產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)過程中質(zhì)量評(píng)價(jià)的空白，有效指 導(dǎo)了毛細(xì)管陣列的研制及產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)，具有極大的市場(chǎng)價(jià)值。
【附圖說明】
[0018] 圖1為本發(fā)明的毛細(xì)管陣列的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0019] 圖2為本發(fā)明的多通道毛細(xì)管陣列的測(cè)試裝置示意圖；
[0020] 圖3為本發(fā)明的光譜校正矩陣示意圖；
[0021 ]圖4為本發(fā)明的實(shí)施例的空間校正圖譜；
[0022]圖5為本發(fā)明的實(shí)施例的通過數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)的計(jì)算得到的空間校正結(jié)果圖。
【具體實(shí)施方式】
[0023] 為了便于理解本發(fā)明，下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)行說明，本領(lǐng)域技術(shù)人 員應(yīng)當(dāng)理解，下述的說明只是為了便于對(duì)發(fā)明進(jìn)行解釋，而不作為對(duì)其范圍的具體限定。
[0024] 圖2為多通道毛細(xì)管陣列的測(cè)試裝置示意圖。所述測(cè)試裝置包括：自動(dòng)進(jìn)樣系統(tǒng)1、 毛細(xì)管陣列3、恒溫系統(tǒng)4、自動(dòng)注膠系統(tǒng)7、光電檢測(cè)系統(tǒng)8、數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)9、高壓電源10。其 中，所述毛細(xì)管陣列3的注膠端6與自動(dòng)注膠系統(tǒng)7連接;所述毛細(xì)管陣列3的進(jìn)樣端2與自動(dòng) 進(jìn)樣系統(tǒng)1連接;檢測(cè)窗口 5與光電檢測(cè)系統(tǒng)8連接;毛細(xì)管陣列3兩端分別通過注膠端6與進(jìn) 樣端2與高壓電源10連接;毛細(xì)管陣列3除進(jìn)樣端2與注膠端6外，其余部分放置在恒溫系統(tǒng)4 中；所述毛細(xì)管陣列3的一部分位于檢測(cè)窗口5內(nèi)，自動(dòng)進(jìn)樣系統(tǒng)1、恒溫系統(tǒng)4、自動(dòng)注膠系 統(tǒng)7、光電檢測(cè)系統(tǒng)8及高壓電源10通過數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)9控制。
[0025]在本發(fā)明中，對(duì)多通道毛細(xì)管陣列采用如下步驟進(jìn)行檢測(cè)：
[0026]首先，采用空間校正，在空間校正過程中，數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)9控制自動(dòng)注膠系統(tǒng)7向毛 細(xì)管陣列3中灌注能被激光激發(fā)出拉曼光譜的物質(zhì)，通過光電檢測(cè)系統(tǒng)8采集所述毛細(xì)管陣 列的光譜圖像，建立每根毛細(xì)管發(fā)出的信號(hào)和信號(hào)落點(diǎn)位置之間的關(guān)系，確定每根毛細(xì)管 在CCD檢測(cè)器上的縱向最佳讀取位置。通過數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)9的判定，如果每根毛細(xì)管均有呈 單一尖峰的信號(hào)峰，且兩個(gè)相鄰峰之間的像素差均勻，表明毛細(xì)管陣列能夠通過空間校正 的檢測(cè)。向毛細(xì)管陣列3中灌注的物質(zhì)包括但不限于N，N二甲基聚丙烯酰、乙二醇、甲酸甲酯 胺、1%的羧乙基纖維素、纖維素或衍生物、交聯(lián)聚丙烯酰胺等具有拉曼特征峰的物質(zhì)。 [0027]其次，采用光譜校正，采用多色熒光檢測(cè)系統(tǒng)來檢測(cè)不同熒光素在其中心發(fā)射波 長(zhǎng)處的信號(hào)，所述光電檢測(cè)系統(tǒng)8包括至少包括有多色熒光檢測(cè)系統(tǒng)。由于每一種熒光素的 發(fā)射光譜不是銳線光譜，而是一種有一定寬度分布的光譜帶，所以一個(gè)純熒光除在它自己 光譜的中心波長(zhǎng)處能采集到信號(hào)N1外，在其他熒光信號(hào)光譜的中心波長(zhǎng)處亦能檢測(cè)到信號(hào) 而產(chǎn)生信號(hào)重疊。為了校準(zhǔn)信號(hào)重疊，需要知道一種熒光信號(hào)在其他熒光信號(hào)處產(chǎn)生的重 疊系數(shù)，因此，本發(fā)明采用不同長(zhǎng)度的DNA片斷分別標(biāo)記上不同的熒光素來計(jì)算這些系數(shù)， 最后得到一個(gè)N X 20的數(shù)據(jù)矩陣，用于光譜重疊校正，Nx表示各熒光素波長(zhǎng)中間位置，如圖3 所示。
[0028]在測(cè)試裝置上對(duì)多通道毛細(xì)管陣列進(jìn)行光譜校正檢測(cè)。在進(jìn)行光譜校正時(shí)，將兩 種以上帶有不同熒光標(biāo)記的DNA片段通過自動(dòng)進(jìn)樣系統(tǒng)1引入毛細(xì)管陣列中，高壓電源10向 毛細(xì)管陣列3兩端施加電壓，引導(dǎo)DNA片段從毛細(xì)管陣列進(jìn)樣端2向注膠端6泳動(dòng)。