Ccd成像毛細管dna電泳成像檢測裝置的製作方法
2023-05-11 03:12:51 1
專利名稱：Ccd成像毛細管dna電泳成像檢測裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及光學檢測技術領域，尤其涉及一種檢測裝置。
背景技術：
毛細管電泳是一種重要的分離檢測技術。毛細管電泳結合篩分介質對於生物大分子，如DNA和蛋白質具有良好的分離能力，這是現代生命科學研究的重要基礎之一。伴隨著生命科學等領域的不斷發展，對於毛細管電泳的應用需求也不斷增加。其應用範圍正從單純的學術研究領域向著更多的實用領域擴展。在毛細管電泳的各種檢測技術中，誘導螢光檢測是靈敏度最高的方式之一，特別適合生物大分子的檢測。檢測過程中，檢測器件的檢測寬度會使樣品的電泳譜峰寬度大於實際的區帶寬度，稱為檢測增寬。檢測增寬降低了相鄰電泳譜峰之間的分辨能力。誘導螢光檢測通常採用光電倍增管(PMT)對螢光進行光強檢測，光電倍增管的檢測寬度取決於光敏面尺寸。由於光電倍增管的光敏面較大，限制了檢測寬度的減小，從而限制了電泳分辨能力的提高。光電倍增管還存在價格偏貴、只能分辨光強、體積較大等缺陷。
實用新型內容本實用新型的目的在於提供一種CXD成像毛細管DNA電泳成像檢測裝置，解決以上技術問題。本實用新型所解決的技術問題可以採用以下技術方案來實現CXD成像毛細管DNA電泳成像檢測裝置，包括一毛細管電泳單元、光源、光電檢測器，所述光電檢測器的信號輸出端連接一用於數據接收、處理和控制的微型處理器系統，其特徵在於，所述光電檢測器包括一 CCD圖像傳感器(電荷耦合器件)，所述CCD圖像傳感器的信號輸出端連接所述微型處理器系統；還包括一位於所述毛細管電泳單元起點處的DNA樣品，所述DNA樣品中含有螢光物質。含有螢光物質的DNA樣品在光源的作用下被激發螢光，CCD圖像傳感器接收光信號，並將光信號轉化成電信號，傳送給微型處理器系統進行處理。CCD圖像傳感器的檢測寬度取決於陣列中的單個像元的尺寸。本實用新型採用CCD圖像傳感器作為光電檢測器，與傳統的採用光電倍增管(PMT)的檢測方式比較，大大減小了檢測寬度，並且減少了整個裝置的體積和重量，還具有成本低廉、檢測出的電泳譜理想等顯著優點。另外，採用CXD圖像傳感器不僅能分辨光強，還能分辨DNA片段的位置情況。所述毛細管電泳單元內含有篩分介質。所述CXD圖像傳感器可以採用一維的線陣(XD，也可以採用二維的面陣(XD。所述CXD圖像傳感器含有至少三個像元，所述微型處理器系統將收到的至少三個所述像元所對應的信號進行疊加或取平均，以便消除雜波或幹擾。所述微型處理器系統取三個像元Pl、P2、P3，Pl距離所述毛細管電泳單元起點最近，P3最遠；三個像元PI、P2、P3相應的分離有效長度是Li、L2、L3，繼而得到L1 < L2 < L3 ；在運行DNA樣品的毛細管電泳和檢測過程中，所述微型處理器系統收到每個像元的信號，所述微型處理器系統將每個像元的信號處理成一條橫軸為時間軸、縱軸為光強的電泳譜，分別是Fl、F2、F3，其中，同一種DNA片段的電泳譜峰在Fl中出現得最早，在F3中出現得最晚；以像元P2為基準進行修正，Fl的橫軸乘以修正係數(F2/F1)得到F1』，F2的橫軸乘以修正係數(F2/F2)得到F2』，F3的橫軸乘以修正係數(F2/F3)得到F3』，在Fl』、F2』、 F3』中，同一個DNA片段的電泳譜峰出現的位置是相同的；對於F1』，以F2』時間軸的各時間點進行插值，即獲得F1』在F2』時間軸的各時間點的數值，記為Fl」。F1」的時間軸與F2』相同，而電泳譜的形狀則與F1』相同；同理，對F2』、F3』進行插值處理，得到F2」、F3」；插值處理後，Fl」、F2」、F3」的時間軸已統一，於是微型處理器系統對Fl」、F2」、F3」
進行疊加或求平均，得到信噪比提高的檢測信號。所述微型處理器系統連接一顯示裝置，並以電泳譜圖表的方式顯示。以便檢測者更直觀查看。所述CXD圖像傳感器採用二維的面陣CXD時，垂直於所述毛細管電泳單元的每一排像元作為一個大像元，一個大像元所含像元的信號採用上述方式進行疊加或取平均。上述設計，微型處理器系統對二維的面陣CCD的每一維進行了一次信號處理，這樣得到的檢測信號更為精確，電泳譜圖更為理想。有益效果由於採用上述技術方案，本實用新型極大減小了毛細管電泳的檢測增寬、減少了整個裝置的體積和重量，還具有成本低廉、檢測出的電泳譜峰理想等顯著優點。 另外，採用CCD圖像傳感器不僅能分辨光強，還能分辨DNA片段的位置情況。
圖1為本實用新型的部分結構示意圖；圖2為本實用新型的像元未修正前的電泳譜圖；圖3為本實用新型的像元修正後的電泳譜圖；圖4為本實用新型的像元疊加或求平均後的電泳譜圖。
具體實施方式
為了使本實用新型實現的技術手段、創作特徵、達成目的與功效易於明白了解，下面結合具體圖示進一步闡述本實用新型。參照圖1，C⑶成像毛細管DNA電泳成像檢測裝置，包括一毛細管電泳單元1、光源 2、光電檢測器，光電檢測器的信號輸出端連接一用於數據接收、處理和控制的微型處理器系統，光電檢測器包括一 CCD圖像傳感器3 (電荷耦合器件)，CCD圖像傳感器3的信號輸出端連接微型處理器系統。還包括一位於毛細管電泳單元1起點處的DNA樣品，DNA樣品中含有螢光物質。毛細管電泳單元1內含有篩分介質。含有螢光物質的DNA樣品在光源2的作用下被激發螢光，CCD圖像傳感器3接收光信號，並將光信號轉化成電信號，傳送給微型處理器系統進行處理。CCD圖像傳感器3的檢測寬度取決於陣列中的單個像元的尺寸。本實用新型採用CCD圖像傳感器3作為光電檢測器，與傳統的採用光電倍增管(PMT)的檢測方式比較，大大減小了檢測寬度，並且減少了整個裝置的體積和重量，還具有成本低廉、檢測出的電泳譜理想等顯著優點。另外，採用CCD 圖像傳感器3不僅能分辨光強，還能分辨DNA片段的位置情況。CXD圖像傳感器3可以採用一維的線陣(XD，也可以採用二維的面陣(XD。CXD圖像傳感器3含有至少三個像元，微型處理器系統將收到的至少三個像元所對應的信號進行疊加或取平均，以便消除雜波或幹擾。參照圖2、圖3、圖4，微型處理器系統取三個像元Pl、P2、P3，Pl距離毛細管電泳單元1起點最近，P3最遠。三個像元P1、P2、P3相應的分離有效長度是L1、L2、L3，繼而得到 Ll < L2 < L3。在運行DNA樣品的毛細管電泳和檢測過程中，微型處理器系統收到每個像元的信號，微型處理器系統將每個像元的信號處理成一條橫軸為時間軸、縱軸為光強的電泳譜，分別是Fl、F2、F3，其中，同一種DNA片段的電泳譜峰在Fl中出現得最早，在F3中出現得最晚。以像元P2為基準進行修正，Fl的橫軸乘以修正係數(F2/F1)得到F1』，F2的橫軸乘以修正係數(F2/F2)得到F2』，F3的橫軸乘以修正係數(F2/F3)得到F3』，在Fl』、F2』、 F3』中，同一個DNA片段的電泳譜峰出現的位置是相同的。原理上，將Fl』、F2』、F3』相加或求平均，就完成了數據處理過程，得到信噪比提高的檢測信號。但是，在實際的數據處理時，F1』、F2』、F3』是無法直接相加的，因為它們的時間軸是離散的，並且是不同的。陣列檢測器的所有像元是同步工作的，所以設修正前F1、F2、 F3的時間軸都是(1、2、3、4、5、……)。設Pl的修正係數是0.9，P2的是1，P3的是1. 1， 於是修正後得到的F1』、F2』、F3』的時間軸分別是(0·9、1·8、2·7、3·6、4·5、……)(1、2、3、 4、5、……)(1. 1、2. 2、3. 3、4. 4、5. 5、……)，顯然無法直接相加或求平均。因此，對於F1』、 F2』、F3』還需要如下處理步驟對於F1』，以F2』時間軸的各時間點進行插值，即獲得F1』在F2』時間軸的各時間點的數值，記為Fl」。F1」的時間軸與F2，相同，而電泳譜的形狀則與F1，相同；同理，對F2，、 F3』進行插值處理，得到F2」、F3」。插值處理後，F1」、F2」、F3」的時間軸已統一，於是微型處理器系統對Fl」、F2」、F3」進行疊加或求平均，得到信噪比提高的檢測信號。微型處理器系統連接一顯示裝置，參照圖2、圖3、圖4，以電泳譜圖表的方式顯示。 以便檢測者更直觀查看。CXD圖像傳感器3採用二維的面陣CXD時，垂直於毛細管電泳單元1的每一排像元作為一個大像元，一個大像元所含像元的信號採用上述方式進行疊加或取平均。上述設計， 微型處理器系統對二維的面陣CCD的每一維進行了一次信號處理，這樣得到的檢測信號更為精確，電泳譜圖更為理想。實施例一CXD圖像傳感器3含有50個像元，第1個像元距離毛細管電泳單元1的起點最近。 微型處理器系統收到50個像元所對應的信號，微型處理器系統取第1、25、50個像元的檢測結果進行修正處理。參照圖1，第1、25、50個像元修正處理前的電泳譜圖F1、F2、F3，參照圖 2，實驗數據如下
權利要求1.CXD成像毛細管DNA電泳成像檢測裝置，包括一毛細管電泳單元、光源、光電檢測器， 所述光電檢測器的信號輸出端連接一用於數據接收、處理和控制的微型處理器系統，其特徵在於，所述光電檢測器包括一 CCD圖像傳感器，所述CCD圖像傳感器的信號輸出端連接所述微型處理器系統。
2.根據權利要求1所述的CXD成像毛細管DNA電泳成像檢測裝置，其特徵在於，所述毛細管電泳單元內含有篩分介質。
3.根據權利要求1所述的CXD成像毛細管DNA電泳成像檢測裝置，其特徵在於，所述 CXD圖像傳感器採用一維的線陣(XD。
4.根據權利要求3所述的CXD成像毛細管DNA電泳成像檢測裝置，其特徵在於，所述 CXD圖像傳感器含有至少三個像元。
5.根據權利要求1所述的CXD成像毛細管DNA電泳成像檢測裝置，其特徵在於，所述 CCD圖像傳感器採用二維的面陣CCD，所述CCD圖像傳感器含有至少三個像元。
6.根據權利要求5所述的C⑶成像毛細管DNA電泳成像檢測裝置，其特徵在於，垂直於所述毛細管電泳單元的每一排像元作為一個大像元。
7.根據權利要求1所述的CCD成像毛細管DNA電泳成像檢測裝置，其特徵在於，所述微型處理器系統連接一顯示裝置，所述顯示裝置顯示電泳譜圖表。
專利摘要本實用新型涉及光學檢測技術領域，尤其涉及一種檢測裝置。CCD成像毛細管DNA電泳成像檢測裝置，包括毛細管電泳單元、光源、光電檢測器，光電檢測器的信號輸出端連接微型處理器系統，光電檢測器包括CCD圖像傳感器，CCD圖像傳感器的信號輸出端連接微型處理器系統。還包括一位於毛細管電泳單元起點處的DNA樣品，DNA樣品中含有螢光物質。由於採用上述技術方案，本實用新型極大減小了毛細管電泳的檢測增寬、減少了整個裝置的體積和重量，還具有成本低廉、檢測出的電泳譜峰理想等顯著優點。
文檔編號G01N21/64GK202159019SQ20112024413
公開日2012年3月7日 申請日期2011年7月12日 優先權日2011年7月12日
發明者倪一, 程抒一, 竇曉鳴 申請人:上海培清科技有限公司