[發明專利]單一波長的DNA測序裝置

無效

• 申請號: 200810236715.1
• 申請日: 2008-12-09
• 公開（公告）號: CN101748207A
• 公開（公告）日: 2010-06-23
• 發明（設計）人: 司佑全;陳勝;李艷生;張少武;黃燕霞;王秀章
• 申請（專利權）人: 湖北師范學院
• 主分類號: C12Q1/68
• 分類號: C12Q1/68;G01N21/64
• 代理公司: 黃石市三益專利商標事務所 42109
• 代理人: 瞿暉

(一)技術領域：本發明涉及一種DNA測序裝置，具體是單一波長的DNA測序裝置。

(二)背景技術：DNA序列分析是基因組學和現代分子生物學領域最重要的技術之一，是了解基因結構和功能的基礎。目前使用的DNA序列分析裝置主要是以電泳分離理論為基礎而設計的，具有操作簡單、經濟實用、探測靈敏、分離效率高等優點。Smith等人采用4種熒光試劑標記，4光譜通道檢測系統，首次進行了毛細管電泳激光熒光檢測的DNA序列分析，Mathies和Kambara等提出另一種測序裝置，即采用20只毛細管并列電泳，激光熒光電荷藕合陣列檢測器(CCD)檢測，進一步提高了檢測的靈敏度。Yeung等又提出了100只毛細管陣列電泳裝置，采用CCD檢測器同時檢測100只毛細管的DNA分離樣品，均獲得滿意效果。但上述檢測裝置有一個共同點，即是均采用多個激光光源，對應激發多個不同熒光染料的多光子熒光，以實現DNA序列的毛細管電泳分離和多光子熒光探測，因此，價格十分昂貴，且體積較大，不利于儀器的小型化和固定化；此外，當藍、綠光照射時，凝膠層、玻璃等的熒光背景較強，影響儀器的靈敏度。

(三)發明內容：本發明就是提供一種能有效降低系統成本，體積較小且易于固定，靈敏度高的單一波長的DNA測序裝置。

單一波長的DNA測序裝置，包括工作臺，工作臺上依次分別設置有熒光激發系統，陣列毛細管系統，熒光探測系統和數據處理系統，其特征在于：所述熒光激發系統由760-960nm波長的一個激光器，及激光器光束位置上設置的反射鏡，與反射鏡中軸線呈45°的位置設置有一低倍物鏡和在低倍物鏡光束的垂直線位置上設置的一觀測目鏡構成。

本發明與現有技術的不同之處就是是用波長范圍為760-960nm的一個激光器取代現有技術中的多個激光器，實現多光子激發。

所謂多光子激發熒光，通常情況下，一個分子或者原子每次只能吸收一個光子，從基態躍遷到激發態，當光強足夠高時，就會產生多光子躍遷，即一次可以吸收多個光子。

許多染料熒光探針的多光子激發光譜要比單光子激發光譜寬闊，這樣，可以用單一波長的激發光同時激發多種染料，從而得到同一生命現象中的不同信息，便于相互對照。所以，可以用一個激光器取代多個激光器，同時激發四種不同熒光染料的多光子熒光，實現DNA序列的毛細管電泳分離和多光子熒光探測，極大地簡化了傳統的檢測系統。采用長波長激發光源，可避開拉曼散射和瑞利散射，且遠離發射光譜，有利于降低背景的噪聲，提高儀器系統的靈敏度。同時還具有成本低和噪聲低的特點。

本發明包括熒光激發系統，陣列毛細管系統，熒光探測系統和數據處理系統四大部分。熒光激發系統提供高功率激發光，并聚焦在毛細管上，同時實現不同熒光試劑的多光子激發；陣列毛細管系統由方形毛細管并排構成，在高壓電源的驅動下，實現4種不同熒光標記的DNA堿基對序列的分離；熒光探測系統通過4個通道探測四種不同熒光試劑的多光子激發的熒光；數據處理系統，通過自動控制收集熒光并處理，最終得到DNA序列。

(四)附圖說明：

圖1是本發明的結構示意圖；

圖2是利用本發明對6種熒光染料分子的分離圖譜圖；

圖3是用本發明對DNA質粒樣本的分離圖譜圖。

圖中：1-工作臺，2-激光器，3-反射鏡，4-低倍物鏡，5-觀測目鏡，6-陣列毛細管，7-熒光收集物鏡，8-四通道熒光過濾輪，9-光纖陣列探測器，10-光電二極管，11-數據采集卡，12-計算機，13-控制器。

(五)具體實施方式：

圖1中示出的是構成本發明的熒光激發系統、陣列毛細管系統、熒光探測系統和數據處理系統中各儀器之間按光路順序排列的相對位置及構成情況。

本發明包括在工作臺1上設置的熒光激光系統，它由長波長激發光源即波長范圍為760-960nm的激光器2，反射鏡3，數值孔徑為0.22-0.45的低倍物鏡4，觀測目鏡5構成。激光器2實現多光子激發，反射鏡設置在激光器的光束位置上，低倍物鏡設置在與反射鏡中軸線呈45°的位置，觀測目鏡則設置在與低倍物鏡所發光束的垂直線上；所述毛細管系統是陣列毛細管6，它可以采用單根方形毛細管或多根方形毛細管并排組成；所述熒光探測系統由熒光收集物鏡7，四通道熒光過濾輪8，光纖陣列探測器9和光電二極管10構成，熒光收集物鏡和上述觀測目鏡分別設置在陣列毛細管兩側，四通道熒光過濾輪設置在熒光收集物鏡之后，光纖陣列探測器和光電二極管均設置在四通道熒光過濾輪的后部。所述數據處理系統包括計算機數據采集處理硬件和處理軟件，其中硬件包括數據采集卡11、計算機12和控制器13，該控制器分別連接計算機和四通道熒光過濾輪，并對四通道熒光過濾輪進行控制。