一種毛細管電泳用激發接觸式螢光檢測池的製作方法

2023-05-01 09:38:11

一種毛細管電泳用激發接觸式螢光檢測池的製作方法
【專利摘要】本實用新型公開一種毛細管電泳用激發接觸式螢光檢測池，包括檢測池體組件、定位組件及固定組件。本實用新型的螢光檢測池採用正交型光路結構，使激發、收集光纖與液體光路兩兩相互垂直共軛交叉；採用石英玻璃材質的錐形變徑三通連接入口毛細管、出口毛細管和激發光纖，不但實現了液體流路和激發光纖的物理接觸，而且檢測區仍採用石英材質，保證了電滲流的連續運行，適用於毛細管電泳-螢光檢測；此外，設計了與之配套的定位元件及固定組件等，從而實現收集光纖與檢測區的自對準，使該檢測池的安裝和使用更為方便。
【專利說明】一種毛細管電泳用激發接觸式螢光檢測池

【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種毛細管電泳用接觸式螢光檢測池。

【背景技術】
[0002]螢光檢測是目前靈敏度最高的檢測技術之一，同時具有很高的選擇性和響應的穩定性；毛細管電泳是以毛細管為分離通道，離子或荷電粒子在毛細管中按其淌度或/和分配係數不同進行高效、快速分離的技術，具有分離效率高，分析時間短，進樣量少等特點。毛細管電泳-螢光檢測法，結合了以上兩種技術的優點，已被廣泛應用於生命科學、生物工程、環境保護、食品和藥品監測等相關領域。
[0003]在微流動分析系統(包括流動注射、微柱液相色譜、毛細管電泳)中，柱上檢測是應用最廣泛的模式。將毛細管尾端的一段聚醯亞胺塗層移除，待檢測液體流經該區域時，激發光透過毛細管壁照射到液體中，產生的螢光也透過毛細管壁被收集。柱上檢測具有最小的柱外效應，製作簡單，使用方便。但激發光在達到樣品前，要經過兩個光學界面:空氣一石英毛細管壁，石英毛細管壁一樣品溶液；顯著的折光係數(RI)差異顯著(1.0-1.47-1.33)，使得光線在此處發生反射、折射及管壁內部全反射，毛細管的圓柱形狀更加劇了對激發光束的光學畸變，反射的激發光被收集光纖所接收，從而造成較高的背景信號和噪音水平。


【發明內容】

[0004]為解決現有技術中存在的問題，並針對毛細管電泳螢光檢測系統的特點，本實用新型提供一種毛細管電泳用激發接觸式螢光檢測池，所述檢測池包括檢測池體組件、定位組件及固定組件；
[0005]所述的檢測池體組件包括:
[0006]T型三通管，其主管道和支管道內壁分別設有錐形變徑段，錐形變徑段的大徑端均遠離T型三通管中心，
[0007]分別從主管道開口端插入並止於錐形變徑段的入口毛細管和出口毛細管，以及
[0008]從支管道開口端插入並止於錐形變徑段的激發光纖；
[0009]所述T型三通管內由入口毛細管、出口毛細管及激發光纖圍合的區域為檢測區；
[0010]所述的定位組件包括:
[0011]平臺體，其上設有與T型三通管外形相匹配的T型V槽，
[0012]垂直於平臺體表面設有通孔I，該通孔I位於V槽的主槽道與支槽道的交點處，通孔I向遠離平臺的一端相繼膨大為同軸的圓柱形腔體I和腔體II，
[0013]與腔體I相匹配的具孔的彈性部件，
[0014]與腔體II相匹配的具孔的緊固件，
[0015]通孔1、彈性部件上的通孔II以及緊固件上的通孔III相接成為收集光纖通道，其內固定收集光纖；
[0016]用於將檢測池體組件固定至平臺體上的固定組件上相應於檢測區位置設有視窗。
[0017]本實用新型的技術方案具備如下顯著的特點:
[0018]1、在保證電滲流連續的前提下，實現了激發光纖與液體流路的物理接觸，消除了柱上檢測由於毛細管壁光學界面帶來的雜散光幹擾。
[0019]2、採用錐形變徑對檢測區和入口、出口毛細管及激發光纖連接，在保證塗膠粘結的可操作性前提下，實現了在接口處最小的直徑改變，從而降低柱外效應。
[0020]3、設計了與檢測池體配套使用的固定元件等，該固定元件採用V字型凹槽，可自凹槽的T字型交叉中心直接打孔，作為收集光纖的定位孔，從而通過普通機械加工即可實現收集光纖與檢測區域的自動對準。
[0021]4、檢測池體及收集光纖都採用矽膠墊變形壓緊固定，具有較好的抗震性能。
[0022]5、固定組件的設計保證檢測區及重要連接處均可以處於可視化的狀態，便於安裝和故障檢修:安裝時:檢測池體本身為透明的石英玻璃材質，可以透過玻璃，即時觀察到收集光纖與檢測區的平面相對位置(即收集光纖的端面是否對準了檢測區)；故障檢修時，I)可以打開閉光罩，無須移動任何一個部件，即可觀察到毛細管與檢測池體、激發光纖與檢測池體的連接是否正常粘結；毛細管電泳過程中，如果緩衝液中有氣泡並進入到液體流路中，可能會導致電滲流的斷裂，特別在接口處容易產生此現象，可視化可支持用戶在無須拆裝的前提下，直接觀察到此現象，並及時作出處理。
[0023]綜上，本實用新型的螢光檢測池採用正交型光路結構，使激發、收集光纖與液體光路兩兩相互垂直共軛交叉；採用石英玻璃材質的錐形變徑三通連接入口毛細管、出口毛細管和激發光纖，不但實現了液體流路和激發光纖的物理接觸，而且檢測區仍採用石英材質，保證了電滲流的連續運行，適用於毛細管電泳-螢光檢測；此外，設計了與之配套的定位元件及固定組件等，從而實現收集光纖與檢測區的自對準，使該檢測池的安裝和使用更為方便。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0024]本實用新型附圖9幅:
[0025]圖1是檢測池體組件中T型三通管結構剖視圖(5倍放大)；
[0026]圖2是檢測池體組件100結構剖視圖(5倍放大);
[0027]圖3是定位組件200的主視圖；
[0028]圖4是定位組件200的後視立體圖；
[0029]圖5是定位組件200的後視圖；
[0030]圖6是圖5的A-A』剖視圖；
[0031]圖7是組裝的毛細管電泳用激發接觸式螢光檢測池的主視圖，局部剖開；
[0032]圖8是圖7的B-B』剖視圖(不含固定組件)；
[0033]圖9是本實用新型的檢測池應用於毛細管電泳-發光二極體誘導螢光檢測器分析伊維菌素所獲得的毛細管電泳譜圖。
[0034]圖中:
[0035]100，檢測池體組件;110，T型三通管；111、112，主管道；131，支管道；112、122、132，錐形變徑段；113，入口毛細管；123，出口毛細管；133，激發光纖；140，檢測區；
[0036]200，定位組件；210，平臺體；211，V槽；212，通孔I ;213，腔體I ;214，腔體II ；220，彈性部件；230，緊固件；240，收集光纖；
[0037]300，固定組件。

【具體實施方式】
[0038]結合附圖對本實用新型的毛細管電泳用激發接觸式螢光檢測池做進一步說明。
[0039]本實用新型的毛細管電泳用激發接觸式螢光檢測池由三組件構成，分別為檢測池體組件100、定位組件200和固定組件300，其中的檢測池體組件100提供被檢測物質的液流通道，以及螢光激發、螢光採集的功能區，定位組件200與固定組件300相結合用於檢測池體組件100的固定及校準。
[0040]所述的檢測池體組件100包括T型三通管110、入口毛細管113、出口毛細管123及激發光纖133。入口毛細管113和出口毛細管123分別自主管道111、121 (即T型三通管的兩個肩管的兩個開口端插入，激發光纖133自T型三通管110的支管道131開口端插入。
[0041]所述的T型三通管110優選由石英玻璃製成，在其內部的主管道111、121和支管道131內壁分別設有錐形變徑段112、122和132，錐形變徑段的大徑端均遠離T型三通管110中心。優選所述T型三通管110中錐形變徑段的變徑夾角為20?50度。本實用新型中，變徑夾角是指半錐頂角，該角度優選30?45度。
[0042]上述的入口毛細管113的外徑介於主管道111內錐形變徑段112的大徑端直徑和小徑端直徑之間，該設計保證入口毛細管113可從主管道111開口端插入並止於錐形變徑段112，同樣，出口毛細管123可從另一主管道121開口端插入並止於錐形變徑段122，激發光纖133從支管道131開口端插入並止於錐形變徑段132。作為實際的可應用方式，檢測池體組件100組合時，可首先在入口毛細管113、出口毛細管123以及激發光纖133的插入端外壁塗好固化膠，然後將它們插入T型三通管110的相應管道儘可能深處，塗抹了固化膠的斷面受阻於錐形變徑段而無法繼續插入時，將組裝件靜置或高溫烘烤使固化膠充分固化，從而完成檢測池體組件100的組裝。
[0043]組裝之後，所述T型三通管110內由入口毛細管113、出口毛細管123及激發光纖133圍合的區域成為檢測區140。
[0044]所述的定位組件200優選由發黑的氧化鋁或不鏽鋼製成。該定位組件200包括平臺體210，其上設有與T型三通管110外形相匹配的T型V槽211，垂直於平臺體210表面設有通孔1212，該通孔1212位於V槽211的主槽道與支槽道的交點處，通孔1212向遠離平臺210的一端相繼膨大為同軸的圓柱形腔體1213和腔體11214，定位組件200還包括與腔體1213相匹配的具孔的彈性部件220、與腔體II214相匹配的具孔的緊固件230以及收集光纖240，所述的收集光纖240收納於由通孔1212、彈性部件220上的通孔II以及緊固件230上的通孔III相接成為收集光纖通道內。
[0045]作為實際的可應用方式，所述的腔體II214內壁設有內螺紋，緊固件230設有與之相匹配的外螺紋；所述腔體1213及彈性部件220均為圓柱體，前者深度略小於具孔的彈性部件220的高度。組裝時，將上述收集光纖240依次穿過通孔II1、通孔II及通孔I，使收集光纖的端面與檢測池體組件100物理接觸，腔體II214與緊固件230螺紋連接，在旋緊的過程中，彈性部件220受壓變形從而實現對收集光纖240的固定。
[0046]所述的固定組件300用於將檢測池體組件100固定至平臺體210上，固定組件300也由發黑的氧化鋁或不鏽鋼製成，優選與定位組件200相同材質。
[0047]具體的實施方案中，所述的固定組件300由3個可獨立與平臺體210組裝連接的固定構件組成，三個固定構件分別將T型三通管110的三支管道緊壓固定於平臺體210上的V槽211中的但不覆蓋T型三通管110的檢測區140。所述的固定構件為設置了螺孔的發黑的氧化鋁或不鏽鋼構件，所述平臺體210與固定構件材質相同，其上設有與固定構件相匹配的螺孔，由連接螺杆將固定構件與平臺體210固定連接。
[0048]所述的固定組件(300)還包括與其相匹配的彈性構件，彈性構件設於固定組件(300)與平臺體(210)之間，其受壓於固定組件(300)產生形變，從而將平臺體(210) V槽(211)中的檢測池體組件(100)固定。組裝狀態下，所述的檢測池體組件100位於定位組件200的平臺體210上所設的T型V槽211內，優選使用配合彈性構件進行固定，所述彈性部件的具體選擇之一是厚度為2?10_的矽膠墊，形狀與固定組件一致，組裝時，安裝於固定組件300與平臺體210之間，局部覆蓋檢測池體組件100 ;當固定組件300對其施壓時，作為彈性構件的矽膠墊產生形變，從而將平臺體210V槽211中的檢測池體組件100固定。
[0049]具體的實施方式中，固定組件300上相應於檢測區140位置設有視窗，這是為了便於組裝及檢修維護時的可視化操作。從加工安裝實際出發，所述的固定組件300被設計為3個可獨立與平臺體210組裝連接的固定構件組成，三個固定構件分別將T型三通管110的三支管道緊壓固定於平臺體210上的V槽211中的但不覆蓋T型三通管110的檢測區140。每個固定構件(包括矽膠墊)上設置了螺孔，所述平臺體210上設有與固定構件上的螺孔相匹配的螺孔，連接螺杆將固定構件(包括矽膠墊)與平臺體210固定連接。
[0050]當然，出於實際檢測中對環境的要求，本實用新型的毛細管電泳用激發接觸式螢光檢測池還包括避光罩，所述避光罩完全覆蓋檢測區140，最好完全覆蓋平臺體210。
[0051]實施例1
[0052]一種毛細管電泳用激發接觸式螢光檢測池，按照下述步驟及參數裝配:
[0053]1、裝配檢測池體組件100，如附圖1和2所示:
[0054]石英玻璃製成的透明T型三通管110，其主管道111、121和支管道131內壁分別設有錐形變徑段112、122和132，錐形變徑段的大徑端均遠離T型三通管110中心；T型三通管110外徑3毫米，內徑500微米，經夾角45度錐形變徑段後直徑為100微米。將外徑為365微米、內徑為100微米的毛細管一埠外壁塗抹固化膠後，分別從主管道111、121開口端插入，直至端頭抵達錐形變徑段112、122 ;激發光纖133的一埠外壁塗抹固化膠後，從支管道131開口端插入直至端頭抵達錐形變徑段132 ^型三通管110內由入口毛細管113、出口毛細管123及激發光纖133圍合的形成檢測區140。
[0055]2、以發黑氧化鋁鑄造定位組件200以及固定組件300
[0056]如附圖3?6，所述定位組件200的平臺體210上設有與T型三通管110外形相匹配的T型V槽211，所述V槽的V字型夾角60度，槽深4毫米。V槽211的主槽道與支槽道的交點處定位設置通孔1212，該通孔向遠離平臺210的一端相繼膨大為同軸的圓柱形腔體1213和腔體11214，前者直徑5mm，深4mm，後者設有內螺紋。平臺體210上還設有用於與固定組件300連接的螺孔6個。同時，定位組件200還配備與腔體1213相匹配的具孔的彈性部件220，即圓柱形具孔矽膠件(直徑4.5mm,高度4.5mm)，以及與腔體II214相匹配的具孔、具外螺紋的緊固件230。
[0057]所述的固定組件300為3個可獨立與平臺體210組裝連接的固定構件組成，三個固定構件分別將T型三通管110的三支管道緊壓固定於平臺體210上的V槽211中的但不覆蓋T型三通管110的檢測區140。每個固定構件(包括矽膠墊)上設置了 2個螺孔，與平臺體210上所設有的螺孔相匹配，可通過連接螺杆將固定構件(包括矽膠墊)與平臺體210固定連接。固定組件300還包括3個形狀與固定構件相匹配的厚度約為3_的矽膠墊(如附圖7)。
[0058]整體組裝時，將裝配完成的檢測池體組件100放入平臺體210上所設的T型V槽211，將作為固定構件的矽膠墊安裝於固定組件300的構件與平臺體210之間，局部覆蓋檢測池體組件100 ;當固定組件300對其施壓時，作為彈性構件的矽膠墊產生形變，從而將平臺體210V槽211中的檢測池體組件100固定。固定構件(包括矽膠墊)的形狀設置使其組合成為固定組件300發揮作用時，形成足夠大的視窗，從而使檢測區140可視(附圖7)。在可視狀態檢測區(140也是透明的)下，將收集光纖240依次穿過通孔II1、通孔II及通孔I，使收集光纖的端面與檢測池體組件100物理接觸，腔體II214與緊固件230螺紋連接，在旋緊的過程中，彈性部件220受壓變形從而實現對收集光纖240的固定(附圖8)。
[0059]最後，使用避光罩完全覆蓋平臺體並與平臺體，檢修時移除。
[0060]實施例2
[0061]按照實施例1組建激發接觸式螢光檢測池，並應用該檢測池裝配發光二極體誘導螢光檢測器，應用於毛細管電泳檢測市售草魚中依維菌素含量。
[0062]裝配方案:採用中心波長365nM的發光二極體，帶通型幹涉濾光片BP365nm對光源進行濾光處理，5V恆壓源串連100Ω電阻為發光二極體供電；通過激發光纖傳導激發光照射到檢測區。在與激發光垂直的方向進行螢光收集，經光纖傳導，通過螢光濾光片(BP475nm)消除背景幹擾光，最終進入光電倍增管轉換為電信號輸出到工作站。
[0063]測試條件:緩衝溶液:緩衝溶液:Na2B407 (1mM, pH8.0);熔融石英毛細管:365ymGFg)X100ym(內徑)X55/45cm(總長 / 有效)；分離電壓:20kV。
[0064]測試結果:通過外標法定量，測得市售草魚中，伊維菌素含量為4.5μ g/kg ;《GB/T29695-2013食品安全國家標準水產品中阿維菌素和伊維菌素多殘留的測定高效液相色譜法》測量數值為4.3 μ g/kg。
【權利要求】
1.一種毛細管電泳用激發接觸式螢光檢測池，其特徵在於:包括檢測池體組件(100)、定位組件(200)及固定組件(300)； 所述的檢測池體組件(100)包括: T型三通管(110)，其主管道(111、121)和支管道(131)內壁分別設有錐形變徑段(112、122和132)，錐形變徑段的大徑端均遠離T型三通管(110)中心， 分別從主管道(111、121)開口端插入並止於錐形變徑段(112、122)的入口毛細管(113)和出口毛細管(123)，以及 從支管道(131)開口端插入並止於錐形變徑段(132)的激發光纖(133)； 所述T型三通管(110)內由入口毛細管(113)、出口毛細管(123)及激發光纖(133)圍合的區域為檢測區(140)； 所述的定位組件(200)包括: 平臺體(210)，其上設有與T型三通管(110)外形相匹配的T型V槽(211)， 垂直於平臺體(210)表面設有通孔I (212)，該通孔I (212)位於V槽(211)的主槽道與支槽道的交點處，通孔1(212)向遠離平臺(210)的一端相繼膨大為同軸的圓柱形腔體1(213)和腔體 11(214)， 與腔體I (213)相匹配的具孔的彈性部件(220)， 與腔體II (214)相匹配的具孔的緊固件(230)， 通孔I (212)、彈性部件(220)上的通孔II以及緊固件(230)上的通孔III相接成為收集光纖通道，其內固定收集光纖(240)； 用於將檢測池體組件(100)固定至平臺體(210)上的固定組件(300)上相應於檢測區(140)位置設有視窗。
2.根據權利要求1所述的毛細管電泳用激發接觸式螢光檢測池，其特徵在於:所述的固定組件(300)由3個可獨立與平臺體(210)組裝連接的固定構件組成，三個固定構件分別將T型三通管(110)的三支管道緊壓固定於平臺體(210)上的V槽(211)中的但不覆蓋T型三通管(110)的檢測區(140)。
3.根據權利要求2所述的毛細管電泳用激發接觸式螢光檢測池，其特徵在於:所述的固定構件為設置了螺孔的發黑的氧化鋁或不鏽鋼構件，所述平臺體(210)與固定構件材質相同，其上設有與固定構件相匹配的螺孔，由連接螺杆將固定構件與平臺體(210)固定連接。
4.根據權利要求1、2或3所述的毛細管電泳用激發接觸式螢光檢測池，其特徵在於:所述的固定組件(300)還包括與其相匹配的彈性構件，彈性構件設於固定組件(300)與平臺體(210)之間，其受壓於固定組件(300)產生形變，從而將平臺體(210)V槽(211)中的檢測池體組件(100)固定。
5.根據權利要求4所述的毛細管電泳用激發接觸式螢光檢測池，其特徵在於:所述的彈性構件是厚度為2?1mm的娃膠墊。
6.根據權利要求1所述的毛細管電泳用激發接觸式螢光檢測池，其特徵在於:所述T型三通管(110)中錐形變徑段的變徑夾角為20?50度。
7.根據權利要求1所述的毛細管電泳用激發接觸式螢光檢測池，其特徵在於:所述的T型三通管(110)為石英玻璃。
8.根據權利要求1所述的毛細管電泳用激發接觸式螢光檢測池，其特徵在於:所述的腔體II (214)內壁設有內螺紋，緊固件(230)設有與之相匹配的外螺紋。
9.根據權利要求1所述的毛細管電泳用激發接觸式螢光檢測池，其特徵在於:還包括至少完全覆蓋檢測區(140)的避光罩。
【文檔編號】G01N21/64GK203965326SQ201420294729
【公開日】2014年11月26日 申請日期:2014年6月4日 優先權日:2014年6月4日
【發明者】徐靜, 董振霖, 李一塵, 曹際娟 申請人:徐靜, 董振霖, 李一塵, 曹際娟