毛細(xì)管陣列電泳系統(tǒng)技術(shù)方案

本發(fā)明專利技術(shù)為一種毛細(xì)管陣列電泳系統(tǒng)，通過這個(gè)系統(tǒng)可以對(duì)大量毛細(xì)管進(jìn)行測(cè)量，電泳系統(tǒng)包括一個(gè)重疊在另一個(gè)頂部的大量毛細(xì)管層，在檢測(cè)區(qū)上的毛細(xì)管的末端被排列成二維形式，以便從每個(gè)毛細(xì)管的末端二維地洗提出樣品，激勵(lì)光被施加到洗提進(jìn)入緩沖劑溶液中的樣品上，而二維熒光圖象由檢測(cè)器拾取。（*該技術(shù)在2016年保護(hù)過期，可自由使用*）

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本申請(qǐng)與1994年11月7日申請(qǐng)的08/337,412號(hào)申請(qǐng)有關(guān)，而后者又是1993年4月23日遞交的08/051,324號(hào)申請(qǐng)的繼續(xù)申請(qǐng)。這些公開的內(nèi)容在此提供參考。本專利技術(shù)涉及一電泳系統(tǒng)，特別是涉及一毛細(xì)管陣列電泳系統(tǒng)。該系統(tǒng)適合于熒光團(tuán)標(biāo)記的DNA(脫氧核糖核酸)和有機(jī)體混合物分析。由于DNA定序的需求增加，非常希望開發(fā)高速高吞吐量的DNA定序器和DNA分析器。使用凝膠厚板作為分離媒介的熒光檢測(cè)型電泳系統(tǒng)已常規(guī)用于DNA定序或DNA分析。然而凝膠厚板的使用，限制了分析速度和吞吐量的增加。最近，一種毛細(xì)管陣列電泳系統(tǒng)已被提出，該系統(tǒng)通過排列成行的大量充有凝膠的毛細(xì)管構(gòu)成，更適合于獲得高速高吞吐量。(Nature359，167-168，1992，Nature361，565-566，1993)。在毛細(xì)管陣列電泳系統(tǒng)中，量測(cè)部分陣列中的毛細(xì)管被排成行并且受光照射。從熒光團(tuán)標(biāo)記的DNA或有機(jī)混合物發(fā)出的熒光，通過掃描與毛細(xì)管相關(guān)聯(lián)的檢測(cè)器而被檢出，此檢測(cè)器裝有與毛細(xì)管陣列相對(duì)的光多路器，或者依靠檢測(cè)器上形成的排列成行的熒光斑圖象，用線陣傳感器或面陣傳感器與成象透鏡結(jié)合進(jìn)行檢測(cè)。由于毛細(xì)管陣列中的毛細(xì)管數(shù)量極大地影響總吞吐量，增加陣列中的毛細(xì)管數(shù)量對(duì)提高吞吐量是非常有效的。然而，從一實(shí)際的方式考慮，例如操作的最大毛細(xì)管數(shù)為50到100。系統(tǒng)中檢測(cè)器相對(duì)于毛細(xì)管移動(dòng)，使用共焦熒光檢測(cè)系統(tǒng)以排除從毛細(xì)管發(fā)出的背景熒光。于是，在掃描期間檢測(cè)器與待測(cè)部分間的距離應(yīng)保持高度精確。因此，掃描速度的增加并非容易，而且同時(shí)被測(cè)量的毛細(xì)管數(shù)目估計(jì)約為50。換句話說，在使用成象設(shè)備例如線陣傳感器和透鏡的系統(tǒng)中，從排列成行的毛細(xì)管中洗提出來的樣品同時(shí)地被照射和檢測(cè)。因此，不像上面所描述的掃描系統(tǒng)，在此成象系統(tǒng)中不存在掃描速度的問題。而且，當(dāng)熒光發(fā)射區(qū)域的長度太長(此長度同毛細(xì)管數(shù)量成正比)時(shí)，減縮的圖象將形成在檢測(cè)器上，造成收集的熒光降低。通常，檢測(cè)器的長度是16到24毫米，毛細(xì)管的直徑大約0.2毫米，而毛細(xì)管之間的中心距大約是0.4毫米。為避免由于熒光檢測(cè)效率低引起的靈敏度損失，圖象的放大至少應(yīng)該是大約1/2，而能用在這樣的系統(tǒng)中的毛細(xì)管數(shù)量限制在80到120的范圍。本專利技術(shù)的一個(gè)目的是提供一毛細(xì)管陣列電泳系統(tǒng)，利用這個(gè)系統(tǒng)借助大量毛細(xì)管進(jìn)行測(cè)量。上面所述的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的將許多毛細(xì)管的端部二維地放置于檢測(cè)區(qū)域，使得樣品從每根毛細(xì)管的端部洗提出來，進(jìn)入一個(gè)二維平面，以光照射樣品并通過從面對(duì)毛細(xì)管端部橫斷面方向的面陣傳感器，接收二維的熒光圖象。換句話說，按照本專利技術(shù)的毛細(xì)管陣列電泳系統(tǒng)特別地提供了一種電泳系統(tǒng)，它包含大量毛細(xì)電泳道，此毛細(xì)電泳道的端部二維地安排成一個(gè)平面，一激勵(lì)光照射分別在各個(gè)毛細(xì)電泳道中的樣品，并且一二維檢測(cè)器同時(shí)檢測(cè)因激勵(lì)光照射樣品而產(chǎn)生的熒光。毛細(xì)管中充有凝膠之類的物質(zhì)，而激勵(lì)光照射從毛細(xì)管洗提出來并進(jìn)入緩沖劑溶液流中的樣品。此系統(tǒng)還進(jìn)一步包括施加激勵(lì)光的裝置，激勵(lì)光與上面所述平面平行，并且此大量毛細(xì)管的端部實(shí)際上放置在幾乎垂直于毛細(xì)管終端部分的同一平面上。系統(tǒng)還包括從垂直于上面所述平面的方向形成二維熒光圖象和檢測(cè)此圖象的裝置。為了進(jìn)行樣品的熒光檢測(cè)，此樣品被洗提入緩沖劑溶液流中。緩沖劑流在由大量毛細(xì)管末端確定的平面和面對(duì)此平面及檢測(cè)器安放的光學(xué)窗之間形成，并且樣品被激勵(lì)光照射以發(fā)射熒光。反之，樣品可以在從毛細(xì)管端部洗提出以后，在沿毛細(xì)管軸的延伸方向流動(dòng)的套流(sheath flow)中被照射。此時(shí)，激勵(lì)光照射穿過實(shí)際上與大量毛細(xì)管末端確定的平面平行之平面的樣品。更具體地說，按照本專利技術(shù)的毛細(xì)管陣列電泳系統(tǒng)包括一含有緩沖劑溶液的光學(xué)單元，一與緩沖劑接觸的光學(xué)窗和一些毛細(xì)管陣列層，其上大量毛細(xì)管的末端以預(yù)定的間距排列并固定到一支托物上，還有一激勵(lì)光和一熒光檢測(cè)系統(tǒng)。毛細(xì)管陣列層按這樣的方式重疊毛細(xì)管的末梢端面對(duì)光學(xué)窗。緩沖劑溶液在毛細(xì)管末端和光學(xué)窗之間的空間沿毛細(xì)管陣列層重疊方向流動(dòng)。激勵(lì)光以這樣一種方式橫穿從毛細(xì)管陣列洗提出來并進(jìn)入緩沖劑溶液的樣品流，沿著每個(gè)毛細(xì)管陣列層照射，而熒光檢測(cè)系統(tǒng)用二維檢測(cè)器，經(jīng)過光學(xué)單元的光學(xué)窗檢測(cè)從樣品發(fā)出的熒光。面對(duì)光學(xué)窗的支托物的端部，最好在毛細(xì)管放置面的另一面的拐角處被刻槽。按照本專利技術(shù)的毛細(xì)管陣列電泳系統(tǒng)的另一實(shí)施例包括一含有緩沖劑溶液的光學(xué)單元，一與緩沖劑溶液接觸的光學(xué)窗和一些毛細(xì)管陣列層，其上大量以預(yù)定間距排列的毛細(xì)管的端部被上、下支托物夾緊，還有一個(gè)激勵(lì)光照射系統(tǒng)和一個(gè)熒光檢測(cè)系統(tǒng)。毛細(xì)管陣列層是一個(gè)重疊在另一個(gè)的頂端。每個(gè)毛細(xì)管陣列層的每個(gè)上、下支托物，有一個(gè)平的端表面和突出端表面的電緣部分，以及和端表面開口的緩沖劑流通道。支托物的邊緣部分與光學(xué)窗接觸，對(duì)每個(gè)毛細(xì)管層造成一個(gè)隔離空間。激勵(lì)光照射系統(tǒng)將激勵(lì)光加到每個(gè)毛細(xì)管陣列層的分離空間，而熒光檢測(cè)系統(tǒng)用二維檢測(cè)器，經(jīng)過光學(xué)單元的光學(xué)窗檢測(cè)從樣品發(fā)出的熒光。所說的上支托物的緩沖劑溶液流經(jīng)的端面上的小口同光學(xué)單元中緩沖劑溶液入口相連通，并最好處于鄰近毛細(xì)管的實(shí)際中心線上。按照本專利技術(shù)的毛細(xì)管陣列電泳系統(tǒng)的另一實(shí)施例包括一含有緩沖劑溶液入口及緩沖劑溶液出口的光學(xué)單元，具有大量放置在緩沖劑入口和出口之間的平行槽的隔板，以預(yù)定間隙實(shí)際上平行放置并與緩沖劑溶液接觸的光學(xué)窗，一些毛細(xì)管陣列層，其上大量毛細(xì)管的末端以預(yù)定的間距排列并固定到一支托物上，還有一激勵(lì)光照射系統(tǒng)和熒光檢測(cè)系統(tǒng)。毛細(xì)管陣列層一個(gè)重疊在另一個(gè)的頂端，同時(shí)此毛細(xì)管的末梢端插進(jìn)隔板的槽中，從緩沖劑入口沿毛細(xì)管軸的方向，緩沖劑流穿過隔板的槽，然后通過隔板和光學(xué)窗之間的空間并從緩沖劑溶液出口流出，激勵(lì)光沿著隔板槽通過，而熒光檢測(cè)系統(tǒng)用二維檢測(cè)器，經(jīng)過光學(xué)單元的光學(xué)窗檢測(cè)從樣品發(fā)出的熒光。激勵(lì)光能夠沿著隔板槽通過。毛細(xì)管陣列層被上、下支托物夾緊，此支托物每個(gè)都有引起緩劑在其表面穿流用的一些溝槽，而且上、下支托物的末梢端部能被插入隔板的槽中。為通過緩沖劑溶液的溝槽可以在隔板的支托物安置表面上形成，而不是毛細(xì)管陣列層的支托物上。通過二維地而不是直線安排毛細(xì)管陣列的端部，熒光圖象的尺寸能大大地縮小。例如，當(dāng)以0.4毫米的節(jié)距排列200根毛細(xì)管時(shí)，總長度是80毫米。但同樣地200根排列成四層，每層按1毫米節(jié)距重疊；以及排列成八層，每片按相同節(jié)距重疊，圖象尺寸分別是4mm×20mm以及8mm×10mm，相應(yīng)地圖象的長度小了。換句話說，熒光檢測(cè)可以用大的熒光收集角實(shí)現(xiàn)，從而得到高的收集效率。因?yàn)槊?xì)管是按二維放置，在一個(gè)毛細(xì)管陣列層中的毛細(xì)管數(shù)量可以減小，并且便于操作。通過將毛細(xì)管陣列層固定在支托物上，并將這樣的陣列層重疊許多級(jí)構(gòu)成二維毛細(xì)管陣列，操作毛細(xì)管變得更加容易。由于通過重疊陣列片，毛細(xì)管的定位精度也能得到提高，激勵(lì)光的輻照得以有效執(zhí)行。因?yàn)閺拿?xì)管洗提出的樣品被緩沖劑流所攜帶，雖然毛細(xì)管是按二維排列的，從大量毛細(xì)管洗提出的各樣品能被檢測(cè)而不致相互干擾。緩沖劑流設(shè)置在毛細(xì)管軸的方向上，而激勵(lì)光照射的位置是在攜帶樣品的每個(gè)流被混合之前的部位。另一方面，緩沖劑溶液流過對(duì)每個(gè)毛細(xì)管陣列層隔離的內(nèi)部空間并加以激勵(lì)光。按此辦法，從大量毛細(xì)管洗提出來的樣品相互干擾可以完全避免本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一個(gè)毛細(xì)管陣列電泳系統(tǒng)，包括：大量毛細(xì)管陣列層，每層具有排列在一行中的大量毛細(xì)管電泳道，所說的大量毛細(xì)管陣列層的末端，一層重疊在另一層頂上；一個(gè)激勵(lì)光照射鄰近的所說末端樣品；及一個(gè)二維檢測(cè)器，用來檢測(cè)從所說樣品所發(fā)射的熒光。２．根據(jù)權(quán)利要求１的毛細(xì)管陣列電泳系統(tǒng)，其中所說的樣品被洗提進(jìn)入緩沖劑溶液流，所說的激勵(lì)光照射所說緩沖劑溶液中洗提的樣品。

【技術(shù)特征摘要】
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【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：神原秀記，高橋智，穴澤隆，山田尚志，小原賢信，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：株式會(huì)社日立制作所，
類型：發(fā)明
國別省市：JP[日本]