CN106461604B - 用于毛细管电泳系统的毛细管阵列套筒 - Google Patents

Abstract

在一些实施例中，本发明涉及一种用于进行毛细管电泳测定的设备。所述设备可包括毛细管阵列，所述毛细管阵列包括阳极端和阴极端，设置于外壳中的所述毛细管阵列进一步包括储液槽，所述储液槽经配置以容纳分离介质和阳极缓冲区。系统也可包括：注射机构，其经配置以将样本传递到所述毛细管阵列的所述阴极端；以及温度控制分区，其中所述温度控制分区经配置以控制所述外壳内部的温度。

Description

用于毛细管电泳系统的毛细管阵列套筒

技术领域

本发明涉及多毛细管电泳设备和其组件。本发明进一步涉及经设计以容纳多毛细管电泳设备的多个组件的结构和机构。

背景技术

毛细管电泳装置通常提供某些主要组件，其包含例如毛细管阵列、用于将介质提供给毛细管的分离介质源(例如，聚合物)、样本注射机构、光学检测器组件、电极和在毛细管的一端上的阳极缓冲源以及在毛细管的另一端上的阴极缓冲源。毛细管电泳装置大体还提供各种加热组件和地带以调节前述组件中的多个的温度。调节这些组件中的多个的温度可改善结果的质量。

为了在调节这些组件中的多个的温度时提供毛细管电泳装置的主要组件，当前毛细管电泳装置使用多个结构来容纳这些组件，且将这些结构连接或耦合在一起以提供起作用的毛细管电泳装置。使用多个结构具有劣势。举例来说，互连结构中的每一者可需要其自身的温度调节机构，因此创建独立的温度控制分区。这些分区中的每一者接着将需要相关联的个别控制机构。此多层结构设计会增加设备中组件的总体数目，使温度控制方案变复杂，且增加由于所涉及组件的绝对数目而导致的组件故障的几率。图1展示说明多个温度控制分区TCM0到TCM5的一个此类设计。

使用多个互连结构也不是用户友好的。举例来说，将分离介质(下文称为“聚合物”)源附接到毛细管阵列可能很复杂，且每当阵列分开且附接到聚合物源时会有引入气泡或其它人为产物的风险。此外，用户而不是制造商通常必须将缓冲源附接到阵列，且必须在毛细管阵列的寿命期间这样做很多次。

因此需要提供一种毛细管电泳设备，其具有减少的数目个互连结构以减少必要的加热地带的数目、减少结构的用户处置、减小组件故障的可能性和减少气泡和其它人为产物到设备内的引入。

发明内容

在一些实施例中，本发明涉及一种用于进行毛细管电泳测定的设备。设备可包括毛细管阵列，所述毛细管阵列包括阳极端和阴极端，设置于外壳中的毛细管阵列进一步包括储液槽，所述储液槽经配置以容纳分离介质和阳极缓冲区。系统也可包括：注射机构，其经配置以将样本传递到毛细管阵列的阴极端；以及温度控制分区，其中温度控制分区经配置以控制外壳内部的温度。或者，注射机构可选自由T注射、电动注射和吸管注射构成的群组。或者，毛细管阵列可为扁平的。或者，毛细管阵列可包含单弯。或者，外壳可垂直地定位。或者，外壳可水平地定位。或者，注射机构可安装到外壳。或者，外壳可为硬壳外壳。或者，外壳可为柔性聚合物外壳。

在替代实施例中，外壳进一步包括顶板和底板。底板可包括经配置以容纳毛细管阵列的多个凹槽。

在本发明的另一实施例中，提供用于进行毛细管电泳测定的设备。设备可包括毛细管阵列，所述毛细管阵列包括阳极端，设置于外壳中的毛细管阵列进一步包括储液槽，所述储液槽经配置以容纳分离介质和阳极缓冲区。设备也可包括：注射机构，其经配置以将样本传递到毛细管阵列；以及温度控制分区，其中温度控制分区经配置以控制外壳内部的温度。或者，毛细管阵列可进一步包含阴极端。阴极端可设置于外壳外部，且可经配置以将样本传递到毛细管阵列。

在另一实施例中，提供用于进行样本的生物分析的方法。方法包括提供生物分析装置，所述生物分析装置包括毛细管套筒、缓冲源、电极、注射机构和注射尖端，所述套筒包括毛细管阵列、聚合物源和注射体积空间，其中电极具有阳极端和阴极端。方法可进一步包含将聚合物从聚合物源装入到毛细管阵列中以填充阵列。方法可进一步包含激活电极以拉动样本经过注射尖端到注射体积空间中。方法可进一步包含解除激活电极。方法可进一步包含将注射尖端插入到缓冲源中。方法可进一步包含进行样本的生物分析。

或者，注射机构可为电动注射机构。或者，注射体积空间可邻近毛细管阵列的样本入口端。或者，电极阴极端可邻近毛细管阵列的样本入口侧。或者，电极阳极端可邻近毛细管阵列的聚合物入口侧。

附图说明

图1说明多层结构毛细管电泳装置，其说明多个温度控制分区TCM0到TCM5。

图2说明常规毛细管电泳设备的部分的示意性表示。

图3说明根据本发明的实施例的套筒的示意性表示。

图4描绘根据本发明的各种实施例的毛细管阵列套筒设计。

图5A到5C描绘根据本发明的各种实施例的毛细管阵列设计。

图6描绘根据本发明的各种实施例的水平毛细管阵列套筒的示意性内侧和俯视图。

图7A到7D说明根据本发明的各种实施例的具有外部硬壳的图6的水平毛细管阵列套筒的不同视图。

图8描绘根据本发明的各种实施例的垂直毛细管阵列套筒的示意性内侧和前视图。

图9A到9C说明根据本发明的各种实施例的具有外部硬壳的图8的垂直毛细管阵列套筒的不同视图。

图10描绘根据本发明的各种实施例的水平毛细管套筒的内部视图。

图11A到11C说明根据本发明的各种实施例的图10的水平毛细管阵列套筒的不同视图。

图12A到12C说明根据本发明的各种实施例的安装于底板上的图11A到11C的硬壳水平毛细管阵列套筒。

图13描绘根据本发明的各种实施例的垂直毛细管阵列套筒的示意性内部视图。

图14A到14C说明根据本发明的各种实施例的图13的垂直毛细管阵列套筒的不同视图。

图15和16说明根据本发明的各种实施例的柔性消费品装置。

图17说明根据本发明的各种实施例的并入到毛细管阵列套筒中的吸管注射机构。

图18和19说明根据本发明的各种实施例的并入到毛细管阵列套筒中的T注射机构。

图20和21说明根据本发明的各种实施例的并入到毛细管阵列套筒中的电动注射(EK)机构。

图22描绘根据本发明的各种实施例的实例毛细管电泳工作流程。

图23A到23D说明根据本发明的实施例的并入在毛细管套筒中的EK机构的不同视图。

具体实施方式

为了提供对本发明的更透彻理解，以下描述阐述许多特定细节，例如特定配置、参数、实例等。然而，应认识到，此类描述不意图作为对本发明的范围的限制，而是意图提供示例性实施例的更好描述。

也应认识到，本文中所描述的方法、设备和系统可以各种类型的系统、仪器和机器(例如生物分析系统)来实施。举例来说，各种实施例可以对多个样本执行毛细管电泳(CE)的仪器、系统或机器来实施。

图2提供常规毛细管电泳设备100的部分的基本示意性表示。确切地说，图2说明毛细管阵列组合件110、电极组件(包含阳极112和阴极114)、聚合物源116、缓冲源118和聚合物引入机构120(说明为注射泵)。如所说明，提供耦合件122以将毛细管阵列组合件110连接到聚合物/缓冲结构130，所述聚合物/缓冲结构包含聚合物源116、缓冲源118、阳极112和注射泵120。如所提供，温度受控分区140仅控制所围封的毛细管阵列组合件110和阴极114。因此，需要额外温度控制用于聚合物源116和传递路径132。此外，用户必须将毛细管阵列组合件耦合到聚合物/缓冲结构130。

参看图3，在某些实施例中，提供套筒200的基本示意性表示，其包括毛细管阵列202、阴极204、电极套管206、聚合物/缓冲源208和聚合物引入机构210(说明为注射泵)。在如此操作时，毛细管的阴极端可设置在套筒外部。存在此情形以使得阴极毛细管端212可从样本(用于将样本装载到毛细管中)(未描绘)移动到缓冲区(用于将阴极端插入到缓冲区中)(未描绘)。

在单个套筒200中提供毛细管阵列202、阴极204、聚合物/缓冲源206和聚合物引入机构210具有许多优点。举例来说，此单个套筒200允许通过使用聚合物作为阳极缓冲区来移除缓冲区，且提供小体积的此聚合物/缓冲封装208以刚好放入套筒中，且因此使其成为低利用率物品。聚合物/缓冲储液槽208可有利地在套筒制造时附接到阵列202，以使得客户仅需要将整个套筒安装到毛细管电泳设备中。或者，套筒可被设计成使得客户仅需要在关闭和安装套筒之前将聚合物/缓冲储液槽208附接到阵列202，以使得在阵列和聚合物的寿命期间内，将聚合物/缓冲储液槽208和阵列202组合。将进一步详细论述这些和其它优点。

下文跟着是套筒的特定元件和相关联的优点。

图4描绘根据各种实施例的毛细管阵列套筒设计。作为实例，图4说明包括毛细管阵列402和支架套筒404的4-毛细管阵列套筒400。支架套筒经说明为矩形，但可具有足够容纳毛细管阵列的任何设计。毛细管阵列可独立于支架组装。支架套筒引导套筒组合件内的阵列中的个别毛细管的形状，以使得形成样本入口端410、检测器区域406和高压聚合物入口端414。毛细管可通过嵌入到匹配毛细管宽度的支架的底板(下文描述)中的凹槽(下文描述)中而保持在适当的位置。举例来说，支架可包括非导电材料，例如耐热性、低荧光塑料、氧化铝、陶瓷或玻璃。

图4也提供毛细管阵列402，其分别在样本入口410(邻近套管电极412)和相反聚合物压力填充端414(邻近高压接头连接器408)处从套筒突出。图4套筒具有扁平、矩形形状，且可在垂直定向上操作，其中样本存在于例如在微型板中排列的管中，其中从套筒下方经由从套筒的样本入口端突出的毛细管/电极的所说明线性阵列注射样本。

图4的套筒设计也在非外围毛细管的路径中提供轻微的旋转(未图示)以维持相等的分离距离X(注射到检测)。在所说明套筒的样本注射端414处的毛细管到毛细管距离X可取决于固定样本的微型板类型来配置。举例来说，对于标准384孔样本微型板，在样本注射端处的毛细管到毛细管距离可为4.5mm(兼容w/标准384孔微型板格式)，且在检测器和聚合物凝胶块压力端处压缩得最紧(大约0.360mm毛细管中心到中心)。再次，取决于样本板格式和尺寸，在任一端处的毛细管到毛细管距离可能更大或更小。然而，在任一端处的距离可进一步取决于例如套筒设计和尺寸、毛细管的数目和检测器区域。

图5A到5C描绘根据各种实施例的毛细管阵列500。毛细管阵列包括多个方形柔性熔融硅石毛细管502，其可个别地装有注射针形状的不锈钢电极以执行电动样本注射(下文更详细论述)。个别毛细管的注射端可胶合到充当电动样本注射的入口电极的不锈钢套管的内孔中。这允许重复地同时注射样本。在聚合物凝胶块处，毛细管阵列500的高压端形成为在高压、矩形连接器504(参见图5A)内部固定的带状形状，从而允许经由高压将筛分聚合物的黏稠溶液从聚合物凝胶块引入到阵列中。阵列组合件中的所有毛细管通常具有相等长度，如从注射电极到凝胶块接头中的毛细管的端所测量。举例来说，10cm总毛细管长度可对应于8cm注射到检测毛细管阵列长度。

再次参看图4的支架套筒404，支架套筒可具有扁平矩形布局，其具有背面底板506(参见图5B)。底板可抵靠着温度受控加热器/冷却器(未图示)放置，所述温度受控加热器/冷却器经设计以达到测序片段的聚合物凝胶分离所必需的温度，且替代地支持亚环境温度分离，例如单链构象多态性(SSCP)。相对于允许更佳光学检视的薄顶板或套筒板508(参见图5B)，底板可能很厚。

套筒404可执行从任何标准微型板中进行注射，所述微型板包含，但不限于，96、384和1536孔微量滴定板。举例来说，在注射端处的毛细管到毛细管间距可经配置以与标准384孔板(例如，4.5mm间距)或1536孔板(例如，2.2mm间距)兼容。

套筒的总宽度(类似毛细管间距)可例如通过阵列中毛细管的数目和样本板格式以及其它因素来确定。再次，对于标准384孔微型板，每一毛细管距离保持处于标准4.5mm间距，4-毛细管套筒的宽度可例如最小约为4x 4.5＝18mm。套筒的长度大体上是由毛细管的长度确定。举例来说，考虑到突出端，8cm分离距离阵列的套筒的长度可约为10cm。

应注意，归因于存在于图4的套筒404中的扁平光学界面，检测将不需要折射率匹配的液体。此外，图5B的顶板508中的凹口切块可允许检测系统到检测区域406中的毛细管带的直接光接入。

再次参看图4的套筒404，仪器的聚合物/缓冲结构(参见图2和3的聚合物/缓冲结构)可经由从套筒突出的高压连接器喷嘴408连接到套筒的聚合物端414。在给定垂直定向的情况下，可借助于附接到聚合物/缓冲结构的线来平衡在操作期间套筒的顶部和底部之间的流体动力压力，导致阳极储液槽在电泳期间与阴极缓冲储液槽齐平。

参看图5C，可制造套筒以包含导引毛细管路径的凹槽510。这些凹槽可经由标准微流体芯片技术在底板506中开槽，所述微流体芯片技术例如微机械加工、蚀刻或压印和在毛细管阵列嵌体之后用顶板密封(熔融)。或者，遵照毛细管路径切出槽道的粘附层可夹在底板506(例如，玻璃底板)与顶板508之间，以达成相同毛细管路径效果。

根据各种实施例的图4和5中所说明的套筒组件和设计具有许多优点。一个优点是毛细管阵列500的组装可模块化404，且与套筒支架制造分离。另一优点是套筒允许供较高密度样本管格式使用，因此允许较小的样本大小、更紧凑的设计、样本盘的较小占据面积以及(最终结果)较小毛细管电泳设备。

不管是垂直地定向还是水平地定向，扁平套筒设计在与适当样本注射机构(例如，下文更详细论述的吸管注射、T注射和电动注射)组合时，按需要消除注射到检测区域中的过度毛细管弯折或弯曲路径，以使得阵列的阴极端可凹陷到样本、管或孔板中。毛细管中的弯折可增加带色散，且因此可影响结果的质量。即使是毛细管弯曲以处理样本的设计，出于所述目的使用单弯仍可能具有优势。此外，使具有硬壳的套筒具有弯曲的造型可有利地防止客户不得不弯折毛细管。

扁平毛细管或槽道也可消除阳极和阴极缓冲区之间的任何高度差异。高度差异可导致聚合物的虹吸，这会导致带增宽，且又可影响结果的质量。

下图6到14说明套筒的其它实施例，所述套筒进一步包含嵌入式聚合物/缓冲结构(例如，储液槽)。

图6描绘根据各种实施例的水平毛细管阵列套筒600的示意性内侧和俯视图。套筒包括毛细管阵列602和聚合物/缓冲储液槽604，其中聚合物可充当用于毛细管的聚合物和阳极缓冲区两者。套筒包含注射到检测区域中的单弯606以允许样本入口/阴极端608接入样品源610以用于装载。接入也可允许毛细管清洁剂(例如，水)和电泳的缓冲区。套筒的设计提供毛细管路径的至少80％的温度控制。

图7A到7D说明具有外部硬壳702的图6的水平毛细管阵列套筒600的不同视图。图7A为具有套筒壳702和暴露的阴极侧毛细管端704的水平毛细管阵列套筒600的透视图。图7B为具有透明套筒壳706的透视图。图7C为透明套筒壳706的俯视图。图7D为侧视图透明套筒壳706。

图8描绘根据各种实施例的垂直毛细管阵列套筒800的示意性内侧和前视图。套筒包括毛细管阵列802和聚合物/缓冲储液槽804，其中聚合物充当用于毛细管的聚合物和阳极缓冲区两者。套筒包含在注射到检测区域中的单弯806以允许光学检测区域808的定向，同时提供样本入口/阴极端810到样品源812的接入以用于装载。接入也可允许毛细管清洁剂(例如，水)和电泳的缓冲区。套筒的设计提供毛细管路径的至少80％的温度控制。

图9A到9C说明具有外部硬壳的图8的垂直毛细管阵列套筒800的不同视图。图9A为具有透明套筒壳814和邻近96孔微型板820的孔的暴露的样本入口/阴极毛细管端810的垂直毛细管阵列套筒的透视图。图9B为具有透明套筒壳814的前视图。图9C为透明套筒壳814的侧视图。

图10描绘根据各种实施例的水平毛细管阵列套筒1000的示意性内部视图。套筒包括毛细管阵列1010和聚合物/缓冲储液槽1020，其中聚合物充当用于毛细管的聚合物和阳极缓冲区两者。套筒包含扁平毛细管路径(参见侧视图)，同时仍提供样本入口/阴极端1030到样品源1040的接入以用于装载。接入也允许毛细管清洁剂(例如，水)和电泳的缓冲区。通过提供扁平毛细管路径(在注射到检测区域中不弯折以接入样本)，套筒可从具有垂直定向的样本孔板接入样本。套筒的设计提供毛细管路径的至少80％的温度控制。

图11A到11C说明具有外部硬壳和罩壳以保护毛细管的暴露的样本入口/阴极端1030的图10的水平毛细管阵列套筒1000的不同视图。图11A为具有套筒壳1050的水平毛细管阵列套筒的透视图。图11B为具有透明套筒壳1060的前视图。图11C为透明套筒壳1060的侧视图。

图12A到12C说明安装于底板1070上的图11A到11C的硬壳水平毛细管阵列套筒1000。图12A为在与底板1070对齐之前的水平毛细管阵列套筒1000的透视图。图12B为在附接到底板之后的水平毛细管阵列套筒的透视图。图12C为接入96孔微型板1080的组合式套筒/底板的透视图。

图13描绘根据各种实施例的垂直毛细管阵列套筒1300的示意性内部视图。套筒包括毛细管阵列1310和聚合物/缓冲储液槽1320，其中聚合物充当用于毛细管的聚合物和阳极缓冲区两者。套筒包含扁平毛细管路径(参见侧视图)，同时仍提供样本入口/阴极端1330到样品源1340的接入以用于装载。接入也允许毛细管清洁剂(例如，水)和电泳的缓冲区。通过提供扁平毛细管路径(在注射到检测区域中不弯折以接入样本)，套筒可从套筒下方的样本孔板接入样本。套筒的设计提供毛细管路径的至少80％的温度控制。对于垂直毛细管阵列套筒，为了使得聚合物不会归因于重力而沿着毛细管向下移动，可在毛细管阵列的顶部使用压力控制机构(未描绘)以防止压头。

图14A到14C说明具有外部硬壳和暴露的样本入口/阴极毛细管端1330的图13的垂直毛细管阵列套筒1300的不同视图。图14A为具有套筒壳1350和邻近96孔微型板1360的孔的暴露的样本入口/阴极毛细管端1330的垂直毛细管阵列套筒1300的透视图。图14B为具有透明套筒壳1370的透视图。图14C为透明套筒壳1370的前视图。

除提供以上优点以外，此组合式毛细管阵列/聚合物源套筒设计有利地允许通过使用聚合物作为阳极缓冲区来移除缓冲区，且提供小体积的此聚合物/缓冲封装以刚好放入套筒中，且因此使其成为低利用率物品。在套筒中包含聚合物/缓冲储液槽的另一优点是在套筒制造时附接到阵列时，客户仅需要将整个套筒安装到毛细管电泳设备中。另一优点是即使在被设计成使得客户仅需要在关闭和安装套筒之前将聚合物/缓冲储液槽附接到阵列时，在阵列和聚合物两者的寿命期间内使用套筒，以使得可一次性地替换整个套筒，而不是作为个别部分。此外，组合式套筒有利地提供用于毛细管和聚合物/缓冲区的单个温度控制分区，其比多组件/多分区装置更容易控制。这也允许温度控制较高百分比的毛细管路径，这又保持聚合物处于恒定温度。

图15和16说明根据各种实施例的容纳毛细管电泳设备中的外壳的多个毛细管的柔性消费品装置。图15说明具有毛细管阵列1510的扁平柔性消费品装置1500，所述毛细管阵列具有从流体端口1530延伸到环绕样本入口/阴极毛细管端1520的钢管连接器1540(下文论述)的毛细管长度，所述样本入口/阴极毛细管端平行于毛细管长度的间隔开部分。此扁平形状可为运到用户的形状或装载在毛细管电泳设备上的最终形状。流体端口1530提供对聚合物的接入。提供检测窗1550以用于光接入。提供位置对准特征1560以用于与毛细管电泳设备对齐。提供嵌入式高电压触点1570和钢管终端1540以用于电动样本装载和电泳性能。消费品可由导热电绝缘柔性聚合物1580制成以在出于柔性用途提供所要可弯性时提供必要柔性。

图16说明装载的弯曲柔性消费品装置1600的实例，其弯曲以符合与相关联的毛细管电泳设备的设计相称的特定要求形状。在图16的状况下，样本入口/阴极毛细管端1620弯折以允许垂直样本装载。

设置于相容封装中的柔性消费品装置(例如图15和16中所说明)有利地符合多种需求，而不用建立更庞大的布置。消费品可基于其操纵以符合用户偏好的要求的能力假定图6到14中所说明的毛细管定向中的任一者(以及其它变体)。此外，基于薄设计和所使用的材料，消费品也使自身良好地适应热分配以及电绝缘。此外，消费品的相容性质允许其同时具有水平部分以避免流体静压差和垂直部分以用于样本注射。此外，可扩展模制结构以容纳机载聚合物/缓冲源，以提供具有由较早论述的组合式套筒提供的许多优点的组合式柔性消费品设计。

图17描绘根据各种实施例的并入到水平毛细管阵列套筒1700中的吸管注射机构1710的实例。具有吸管注射机构的套筒包含用于清洁吸管注射机构的机载服务站1720、吸管注射机构的存储区以及在电泳期间使用的缓冲存储区。吸管注射机构可允许在远程位置1790接入样品源1730。接入也可允许毛细管清洁剂(例如，水)和套筒的远程缓冲区。吸管注射机构1710可使用任何机械泵机构1740以抽取和注射其中所含有的含量，包含例如正排量泵。通过提供到吸管含量的远程接入，样本入口/阴极毛细管端1750不暴露于套筒1700外部。这允许从注射到检测的毛细管阵列1760的路径的完全温度控制。图17的套筒1700还包含光接入1770和聚合物/缓冲储液槽1780。

图18描绘根据各种实施例的并入到水平毛细管阵列套筒1800中的T注射机构1810的实例。毛细管阵列套筒1800还包含毛细管阵列1820、聚合物/缓冲储液槽1830。光学检测区域1840、样本入口/阴极毛细管端1850和顶盖入口/尖端1860。

图19更详细地描绘T注射机构1810。T注射机构可包括邻近样本入口/阴极毛细管端1850的注射装置1910、邻近样本入口/阴极毛细管端的注射毛细管1920(在电泳中任选)、电极1930和与注射装置1910、样本入口/阴极毛细管端1850、注射毛细管1920和电极1930相交的注射体积空间1940。T注射机构可进一步包含感测样本体积何时改变的反馈机构(未描绘)。注射装置视需要与喷射器毛细管一起接入样本、毛细管清洁剂(例如，水)或缓冲区(参见图18的元件1870)以执行电泳。T注射机构可允许接入样本、毛细管清洁剂(例如，水)和邻近套筒1800的缓冲区而不会使样本入口/阴极毛细管端1850暴露于环境。T注射机构可使用任何泵机构来抽取和注射其中所含有的含量，包含例如真空或注射泵。T注射机构的配置因此允许从注射到检测的毛细管路径的完全温度控制。

图20描绘根据各种实施例的并入到水平毛细管阵列套筒2000中的电动注射(EK)机构2010的实例。毛细管阵列套筒2000包含毛细管阵列2020、聚合物/缓冲储液槽2030、光学检测区域2040、样本入口/阴极毛细管端2050和毛细管入口/尖端2060。

图21更详细地描绘EK机构2010。EK机构可包括邻近样本入口/阴极毛细管端2050的注射毛细管2110(在电泳中任选)、用于阳极注射的电极2120、机电连接器2130(例如，MEM连接器)和与样本入口/阴极毛细管端2050、注射毛细管2110和电极2120相交的注射体积空间2140。阳极-注射电极视需要与喷射器毛细管一起接入样本、缓冲区或毛细管清洁剂(例如，水)以执行电泳(参见图20的元件2070)。EK机构可允许接入样本、毛细管清洁剂(例如，水)和邻近套筒2000的缓冲区，而不会使样本入口/阴极毛细管端2050暴露于环境。EK机构的配置因此允许从注射到检测的毛细管路径的完全温度控制。

图22描绘根据各种实施例的使用EK机构的毛细管电泳(CE)工作流程2200的实例。在此实例中，图20和21的EK机构的特征将仅用于参考。在步骤2210开始，将聚合物再装入到毛细管阵列2020中以使CE系统准备好CE运行。在聚合物填充阵列之后，样本2070准备好装载到EK机构的注射体积空间2140中。在步骤2220，阴极和阳极-注射电极的激活将样本拉动到邻近毛细管阵列2020的样本入口/阴极毛细管端2050的注射体积空间2140中。一旦将足够的样本体积装载到空间2140中，便在步骤2230解除激活阳极-注射电极2120。在解除激活电极之后，在步骤2240将注射毛细管尖端2060插入到缓冲溶液2070中。此时，可开始CE运行(步骤2250)。

图23A到23D说明根据各种实施例的并入到具有外部硬壳和暴露的注射毛细管端的水平毛细管阵列套筒2300中的EK机构2010的不同视图。图23A为具有套筒壳2310和暴露的注射毛细管端2320的水平毛细管阵列套筒2300的透视图。图23B为具有透明套筒壳2340的透视图。图24C为透明套筒壳2340的俯视图。图24D为透明套筒壳2340的前视图。

应注意，虽然所描述的注射方法中的每一者例示为具有水平毛细管阵列套筒，但所描述的注射方法中的每一者可用所描述的毛细管阵列套筒设计中的任一者更换，而不管其形状、设计、硬度或柔性。此外，尽管图6到14的套筒设计中的每一者经描绘具有硬壳罩壳，但这些套筒设计中的每一者可以任何其它涵盖的罩壳包覆，包含，但不限于，软壳罩壳和柔性聚合物模制品。

上文已描述本发明的各种实施例。应了解，这些实施例仅借助于实例呈现，且不加限制。相关领域的技术人员应了解，可在不脱离如权利要求书中所定义的本发明的精神和范围的情况下在上述实施例的形式和细节方面作出各种变化。因此，本发明的广度和范围不应受到上述示例性实施例中任一实施例限制，而应仅根据以下权利要求书及其等效物界定。

Claims (19)

1.一种用于进行毛细管电泳测定的设备，所述设备包括：

套筒外壳，其被配置为可拆卸地安装在电泳测定装置中；

设置于所述套筒外壳中的毛细管阵列，所述毛细管阵列包括：

阳极端和阴极端，其中位于阴极端的所述毛细管阵列的毛细管延伸出所述套筒外壳；和其中在安装于所述电泳测定装置中的套筒外壳的位置中，所述毛细管的基本长度从阴极端水平地延伸至阳极端；以及

储液槽，所述储液槽经配置以容纳电泳分离介质和经配置在电泳期间用作阳极缓冲区储液槽；

安装到所述套筒外壳的注射机构，所述注射机构经配置以将样本传递到所述毛细管阵列的所述阴极端，

其中所述套筒外壳限定温度控制分区，其中所述套筒外壳内部在储液槽和毛细管位于套筒外壳内的部分所定位的区域的温度是可控的。

2.根据权利要求1所述的设备，其中所述注射机构是选自由T注射、电动注射和吸管注射构成的群组。

3.根据权利要求1所述的设备，其中所述毛细管阵列为扁平的。

4.根据权利要求1所述的设备，其中所述毛细管阵列的毛细管具有在阴极端和阳极端之间的单弯。

5.根据权利要求1所述的设备，其中所述套筒外壳经配置为当在所述电泳测定装置中安装时垂直地定位。

6.根据权利要求1所述的设备，其中所述套筒外壳经配置为当在所述电泳测定装置中安装时水平地定位。

7.根据权利要求1所述的设备，其中所述套筒外壳为硬壳外壳或柔性聚合物外壳。

8.根据权利要求1所述的设备，其中所述套筒外壳进一步包括顶板和底板。

9.根据权利要求8所述的设备，其中所述底板包括经配置以接受所述毛细管阵列各个毛细管的多个凹槽。

10.根据权利要求1所述的设备，其中所述阴极端提供在所述套筒外壳外部，并经配置为向毛细管阵列递送样本。

11.根据权利要求1所述的设备，其中所述套筒外壳被配置为在所述毛细管电泳装置中是可替换的，所述毛细管阵列被定位用于当在所述毛细管电泳测定装置内安装时通过所述毛细管电泳测定装置的光学检测器光接入。

12.一种用于进行毛细管电泳测定的毛细管电泳设备，所述设备包括：

权利要求1的设备，其中所述套筒外壳经配置为在毛细管电泳设备中可替换地安装。

13.一种用于进行样本的生物分析的方法，所述方法包括：

提供用于进行生物分析的生物分析装置，所述生物分析装置包括缓冲源；

向所述生物分析装置中安装套筒外壳，其中所述套筒外壳容纳电极、注射机构、注射尖端、聚合物的储液槽、与所述储液槽流体连接的毛细管阵列，其中所述电极具有阳极端和阴极端，其中在安装于电泳测定装置中的套筒外壳的位置中，所述毛细管阵列的基本长度从阴极端水平地延伸至阳极端；

将聚合物从所述储液槽装入到所述毛细管阵列中以填充所述毛细管阵列；

激活所述电极以拉动样本经过所述注射尖端到所述套筒外壳的注射体积空间中；

解除激活所述电极；

将所述注射尖端插入到所述缓冲源中，以及

进行所述样本的所述生物分析。

14.根据权利要求13所述的方法，其中所述注射机构为电动注射机构。

15.根据权利要求13所述的方法，其中所述注射体积空间邻近所述毛细管阵列的样本入口端。

16.根据权利要求13所述的方法，其中所述电极阴极端邻近所述毛细管阵列的样本入口侧或所述电极阳极端邻近所述毛细管阵列的聚合物入口侧。

17.根据权利要求13所述的方法，其中所述缓冲源为阳极缓冲源或阴极缓冲源。

18.根据权利要求13所述的方法，其中所述储液槽为阴极缓冲源或阳极缓冲源。

19.根据权利要求13所述的方法，其中所述生物分析装置为毛细管电泳装置。