[實(shí)用新型]基于微電泳芯片的生化物質(zhì)分析儀

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 01224640.9
• 申請(qǐng)日: 2001-05-25
• 公開（公告）號(hào): CN2476818Y
• 公開（公告）日: 2002-02-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 周兆英;湯揚(yáng)華;章剛?cè)A;馮焱穎;葉雄英
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 清華大學(xué)
• 主分類號(hào): G01N27/447
• 分類號(hào): G01N27/447
• 代理公司: 北京清亦華專利事務(wù)所
• 代理人: 羅文群

本實(shí)用新型涉及一種基于微電泳芯片的生化物質(zhì)分析儀，屬于分析儀器領(lǐng)域。

80年代末發(fā)展起來(lái)的毛細(xì)管電泳(capillary?electrophoresis)是一種新型的樣品分離分析技術(shù)。其原理是在電場(chǎng)作用下，利用生化物質(zhì)樣品中各成分在緩沖液中遷移速率的不同而實(shí)現(xiàn)分離，分離后樣品中的待檢離子依次通過(guò)設(shè)在毛細(xì)管一端的檢測(cè)器檢出。它可以用于基因突變檢測(cè)，遺傳病和腫瘤診斷，血液分析，生物菌種鑒定，藥物篩選和藥理研究，蛋白質(zhì)和核酸分析等多種領(lǐng)域。90年代初研制出了電泳芯片技術(shù)，與常規(guī)的毛細(xì)管電泳技術(shù)相比，在一個(gè)芯片上可集成樣品與檢測(cè)試劑的混合、反應(yīng)、分離和分析等一系列功能，具有多個(gè)生化物質(zhì)樣品的并行處理能力，由于其良好的散熱性，可以在管道上施加更高的電壓，樣品分析速度得到了很大提高，使在線檢測(cè)成為可能，可直接用于臨床診斷，法醫(yī)鑒定，環(huán)境檢測(cè)和戰(zhàn)場(chǎng)偵測(cè)等多個(gè)領(lǐng)域，也是今后毛細(xì)管電泳技術(shù)的發(fā)展方向，目前國(guó)外投入了大量人力、物力從事微芯片及其檢測(cè)系統(tǒng)的研究，它將對(duì)生命科學(xué)的發(fā)展具有積極的推動(dòng)作用。

一般的基于微電泳芯片的生化物質(zhì)檢測(cè)儀器上所用的高壓電源為單路輸出，通過(guò)分壓器和高壓繼電器形成四路或更多路輸出，由于高壓繼電器在不同高壓值之間切換時(shí)會(huì)產(chǎn)生高壓放電現(xiàn)象，在電路中出現(xiàn)脈沖電流和電壓尖峰，導(dǎo)致高壓電源掉電，即高壓電源輸出下降，嚴(yán)重時(shí)會(huì)損壞高壓電源。為了保護(hù)高壓電源，一般采取如下措施：將高壓輸出限制在5000V以下，或延長(zhǎng)高壓繼電器切換時(shí)間，降低脈沖電流和高壓尖峰的幅值，從而提高高壓輸出的幅值，但這樣做會(huì)影響生化物質(zhì)樣品的分離效率。

本實(shí)用新型的目的是設(shè)計(jì)一種基于微電泳芯片的生化物質(zhì)分析儀，與同類型的生化物質(zhì)分析儀相比，使其具有高壓切換方便，信號(hào)噪聲小的特點(diǎn)。

本實(shí)用新型設(shè)計(jì)的基于微電泳芯片的生化物質(zhì)分析儀，包括計(jì)算機(jī)測(cè)控單元、高壓模塊單元、微電泳芯片光學(xué)檢測(cè)單元和信號(hào)調(diào)理單元組成，其中，計(jì)算機(jī)測(cè)控單元包括計(jì)算機(jī)、D/A輸出和A/D輸入；高壓模塊單元和信號(hào)調(diào)理單元分別與D/A和A/D相連；高壓模塊包括兩組高壓控制電路，每組高壓控制電路包括高壓電源、高壓保護(hù)電路和分壓器，兩組高壓電源之間通過(guò)繼電器進(jìn)行切換。其特征在于高壓模塊中的高壓保護(hù)電路由三個(gè)高壓硅堆和一個(gè)限流電阻組成。其中的高壓硅堆a(bǔ)的正極與高壓電源的正極相連，高壓硅堆c的負(fù)極與高壓負(fù)極相連，而高壓硅堆b的正負(fù)極分別與高壓硅堆c、a的正負(fù)極相連，高壓硅堆b的正極連接輸出負(fù)極，負(fù)極通過(guò)串聯(lián)一限流電阻與輸出正極相連。

本實(shí)用新型設(shè)計(jì)的基于微電泳芯片的生化物質(zhì)分析儀中采用的高壓保護(hù)電路，在不延長(zhǎng)高壓繼電器切換時(shí)間的同時(shí)，能使高壓輸出提高到10000V以上。

附圖說(shuō)明：

圖1為微芯片電泳儀原理圖。

圖2為高壓模塊單元的電路框圖。

圖3為高壓電路圖，圖中a，b，c為高壓硅堆，d為限流電阻。

下面結(jié)合附圖，詳細(xì)說(shuō)明本實(shí)用新型的內(nèi)容。

圖1中，1為樣品廢液端，2為緩沖液儲(chǔ)液端，3為樣品儲(chǔ)液端，4為緩沖液廢液端，5為激光器。

如圖1所示，本儀器包括計(jì)算機(jī)測(cè)控單元、高壓模塊單元、微電泳芯片光學(xué)檢測(cè)單元和信號(hào)調(diào)理單元組成。其中，計(jì)算機(jī)測(cè)控單元包括計(jì)算機(jī)、D/A輸出和A/D輸入；高壓模塊單元和信號(hào)調(diào)理單元分別與D/A和A/D相連。如圖2所示，高壓模塊包括兩組高壓控制電路，每組高壓控制電路包括高壓電源、高壓保護(hù)電路和分壓器，兩組高壓電源之間通過(guò)繼電器進(jìn)行切換。高壓模塊中的高壓保護(hù)電路由三個(gè)高壓硅堆和一個(gè)限流電阻組成。如圖3所示，高壓硅堆a(bǔ)的正極與高壓電源的正極相連，高壓硅堆c的負(fù)極與高壓負(fù)極相連，而高壓硅堆b的正負(fù)極分別與高壓硅堆c、a的正負(fù)極相連，高壓硅堆b的正極連接輸出負(fù)極，負(fù)極通過(guò)串聯(lián)一限流電阻與輸出正極相連。

微芯片電泳儀工作原理是：高壓電源輸出通過(guò)一組高壓繼電器加到微芯片上，用于樣品和緩沖液的注入，可以根據(jù)需要同時(shí)對(duì)四個(gè)儲(chǔ)液孔加電，并能夠在計(jì)算機(jī)的自動(dòng)控制下從注樣時(shí)的加電模式切換到分離時(shí)的加電模式。電泳芯片放置在三自由度微動(dòng)載物臺(tái)上，激光光源以約45°的入射角聚焦在芯片待檢測(cè)部位，激發(fā)產(chǎn)生的熒光由物鏡收集后通過(guò)濾光片進(jìn)入光電倍增管(PMT)檢測(cè)器，通過(guò)信號(hào)放大和調(diào)理后送到A/D轉(zhuǎn)換器，在計(jì)算機(jī)控制下完成對(duì)樣品分離的信號(hào)采集、存儲(chǔ)和數(shù)據(jù)處理，并能實(shí)時(shí)顯示出樣品分離譜圖。實(shí)驗(yàn)完成后，再由芯片自動(dòng)注樣清洗單元對(duì)芯片進(jìn)行清洗，供下一次使用。