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CN107271419A - 一种凝胶染色扫描成像装置及其染色成像方法 - Google Patents

一种凝胶染色扫描成像装置及其染色成像方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及的是一种凝胶染色扫描成像装置及其染色成像方法，其中凝胶染色扫描成像装置包括凝胶染色单元、紫外扫描成像单元，紫外扫描成像单元设置于密闭的扫描室内，凝胶染色单元设置于密闭的暗箱内，密闭的暗箱设置于密闭的扫描室上形成一体，凝胶染色、冲洗、凝胶回收在密闭的暗箱内完成；凝胶染色单元包括样品池，样品池底板为紫外玻璃板，染液盒通过染液输入输出泵连接样品池，冲洗液盒通过冲洗液输入输出泵连接样品池，样品池底板上放置凝胶块；紫外扫描成像单元包括移动扫描紫外光源、移动扫描CCD、固定紫外光源。本发明通过在密闭的一体式装置内完成凝胶的染色、冲洗、成像和凝胶回收过程，避免凝胶成像分析过程对环境造成的污染。

Description

一种凝胶染色扫描成像装置及其染色成像方法
一、技术领域：
本发明涉及的是一种凝胶染色和紫外扫描成像设备，具体涉及的是一种凝胶染色扫描成像装置及其染色成像方法。
二、背景技术：
目前通常使用的用于获取凝胶图像的凝胶成像系统是一种暗箱式拍照设备，其结构为暗箱底部为透射紫外光源,紧接上方为不可移动的样品台,用于放置被检测的凝胶块。样品台为一个框架中间固定一块可透紫外光的玻璃板,紫外玻璃板能滤除杂波,只能使一定波长的紫外光透过。使用仪器时拉出样品台放上凝胶块,再推回,通过框架的前板与暗箱机身接触而止位。暗箱顶部设置的电荷耦合器件（CCD）拍照获取紫外光源激发出的凝胶图像，然后再将获取的凝胶图像传送到计算机。
这种凝胶成像系统存在以下两个问题：① 由于获取凝胶图像为暗箱拍照式，CCD捕捉荧光信号距离长，凝胶块荧光信号不强时，获得的图像信息难以满足分析需要。② 凝胶块需通过人工操作从染色地点转运至样品台进行图像获取和凝胶回收，在这个过程中人体、实验操作台、仪器箱体等都极易沾染到凝胶块,而凝胶块使用的染料一般为溴化乙锭（EB）, 溴化乙锭是强诱变剂,可以嵌入碱基分子中,导致错配,可能具有高致癌性。凝胶染色过程极易造成实验工作环境污染和危害人体健康，严重影响实验室工作安全。
凝胶块成像采用CCD拍照捕捉成像。数码摄像机和照相机中使用的是点阵CCD,即一次性瞬时捕捉二维图像光学信号，形成所需要的图像；扫描仪使用的是线性CCD，采用扫描元件移动时逐行扫描读取光学信号，最终形成二维图像。CCD芯片由许多光敏单元组成，它们将捕捉的光学信号转换成不同的电荷，形成的电信号经模拟数字（A/D）转换装置传送至计算机。CCD获取图像的质量取决于分辨率的高低，获取图像分辨率的高低取决于光敏单元数量的多少，在相同光敏单元数量前提下，由于扫描采用的线性CCD距被测物近而能获取更全面的样品光学信号，表现出更高分辨率的优越性。在获取相同的分辨率图像的前提下，线性CCD所需要的光敏单元要大大少于点阵CCD，且相对于拍照式点阵CCD占用空间小。
三、发明内容：
本发明的一个目的是提供一种凝胶染色扫描成像装置，这种凝胶染色扫描成像装置用于解决现有凝胶成像系统凝胶染色过程极易造成实验工作环境污染和危害人体健康，严重影响实验室工作安全的问题；本发明的另一个目的是提供这种凝胶染色扫描成像装置的染色成像方法。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：这种凝胶染色扫描成像装置包括凝胶染色单元、紫外扫描成像单元，紫外扫描成像单元设置于密闭的扫描室内，凝胶染色单元设置于密闭的暗箱内，密闭的暗箱设置于密闭的扫描室上形成一体，凝胶染色、冲洗、凝胶回收在密闭的暗箱内完成；凝胶染色单元包括样品池、染液盒、冲洗液盒、染液输入输出泵、冲洗液输入输出泵，样品池底板为紫外玻璃板，染液盒通过染液输入输出泵连接样品池，冲洗液盒通过冲洗液输入输出泵连接样品池，样品池底板上放置凝胶块；紫外扫描成像单元包括移动扫描紫外光源、移动扫描CCD、固定紫外光源，移动扫描紫外光源扫描激发凝胶块产生出荧光信号，移动扫描CCD扫描捕捉凝胶荧光信号。
上述方案中密闭的暗箱与密闭的扫描室是分体的，通过固定在一起形成一体，密闭的暗箱底部具有底板孔，样品池底板固定于底板孔中，扫描室顶部具有扫描孔，底板孔与扫描孔相对应设置；染液输入输出泵、冲洗液输入输出泵均通过相应的胶管连接样品池的底部，样品池池壁下部紧贴池底设置有染液出入接口和冲洗液出入接口，样品池的顶部设置有样品池盖板。
上述方案中密闭的暗箱与密闭的扫描室是一体的，通过在密闭不透光的箱体内设置横向隔板形成，横向隔板上设置底板孔，样品池底板固定于底板孔中；染液输入输出泵、冲洗液输入输出泵均通过相应的胶管连接样品池的底部，样品池池壁下部紧贴池底设置有染液出入接口和冲洗液出入接口，样品池的顶部设置有样品池盖板。
上述方案中染液储液盒为储存溴化乙锭（EB）或其他凝胶染色液的塑料盒；冲洗液储液盒为储存凝胶冲洗液的塑料盒。
上述方案中移动扫描紫外光源为条状移动式，其波长根据被测样品需求选配365纳米、305纳米、254纳米、420纳米中的任意一个。
上述方案中移动扫描CCD为线阵列三色CCD器件,由数千个光敏单元排列在20～30mm长的CCD衬底上构成。
上述方案中固定紫外光源为凝胶回收所需的透射紫外光源，其波长根据被测样品需求选配365纳米、305纳米、254纳米、20纳米中的任意一个。
上述凝胶染色扫描成像装置的染色成像方法：
首先，在密闭的暗箱内完成凝胶染色和冲洗两过程：
a、把凝胶块置于样品池底板上,启动染液输入输出泵将染液由染液盒输入到样品池，对凝胶进行染色；
b、改变染液输入输出泵电机旋转方向，将染液回收到染液盒；
c、启动冲洗液输入输出泵，冲洗液由冲洗液盒输入到样品池，对凝胶进行冲洗；
d、改变冲洗液输入输出泵电机旋转方向，将冲洗液回收到冲洗液盒；
接着、启动移动扫描紫外光源、移动扫描CCD，获取凝胶图像；
最后、打开样品池盖板，戴上护目镜，开启固定紫外光源，进行凝胶回收。
有益效果：
本发明通过在密闭的一体式装置内完成凝胶的染色、冲洗、成像和凝胶回收过程，避免凝胶成像分析过程对环境造成的污染；通过将固定点阵CCD拍照获取图像方式改为移动线性CCD扫描获取图像方式，缩短了CCD与凝胶块的距离，降低了光信号的衰减，提高获取图像的分辨率和图像质量。
四、附图说明：
图1为本发明的主视图；
图2为本发明的总体框图。
图中：1密闭的暗箱、2密闭的扫描室、3样品池、4染液盒、5染液输入输出泵、6样品池底板、7凝胶块、8样品池盖板、9移动扫描紫外光源、10移动扫描CCD、11固定紫外光源。
五、具体实施方式：
下面结合附图对本发明做进一步的说明：
结合图1、图2所示，这种凝胶染色扫描成像装置包括凝胶染色单元、紫外扫描成像单元，紫外扫描成像单元与凝胶染色单元必须完全密闭独立，保证紫外扫描成像单元不被污染、腐蚀。紫外扫描成像单元设置于密闭的扫描室2内，可完成凝胶的染色、冲洗、成像和凝胶回收过程，可保证凝胶成像分析过程不对环境造成污染。凝胶染色单元设置于密闭的暗箱1内，密闭的暗箱1置于密闭的扫描室2上形成一体；凝胶染色单元包括样品池3、染液盒4、冲洗液盒、染液输入输出泵5、冲洗液输入输出泵，样品池底板6为紫外玻璃板，是能使一定波长的紫外光透过的玻璃板，染液盒4通过染液输入输出泵5连接样品池3，冲洗液盒通过冲洗液输入输出泵连接样品池3，样品池底板6上放置凝胶块7。紫外扫描成像单元包括移动扫描紫外光源9、移动扫描CCD10、固定紫外光源11，移动扫描紫外光源9扫描激发凝胶块7产生出荧光信号，移动扫描CCD10扫描捕捉凝胶荧光信号；本发明使用时将移动扫描CCD10通过A/D转换器连接计算机。
本发明的一个实施方式是：密闭的暗箱1与密闭的扫描室2是分体的，通过固定在一起形成一体，暗箱的底部具有底板孔，样品池底板6固定于底板孔中，扫描室顶部具有扫描孔，底板孔与扫描孔相对应设置；染液输入输出泵5、冲洗液输入输出泵均通过相应的胶管连接样品池3的底部，样品池3池壁下部紧贴池底设置有染液出入接口和冲洗液出入接口，样品池3的顶部设置有样品池盖板8，样品池3可以通过塑料注模成型制造。染液输入输出泵5用于将凝胶染色液输送到样品池3和回收到染液储液盒，冲洗液输入输出泵用于将凝胶冲洗液输送到样品池3和回收到冲洗液储液盒，这两个泵用于为凝胶染色液或冲洗液输送到样品池3和回收到储液盒提供压力，通过改变电机旋转方向实现液体的输送和回收。凝胶染色和凝胶回收两过程在密闭的暗箱1内完成。
本发明中密闭的暗箱1与密闭的扫描室2还可以直接设计为一体的，通过在密闭不透光的箱体内设置横向隔板形成，密闭的暗箱1在上，密闭的扫描室2在下，横向隔板上设置底板孔，样品池底板6固定于底板孔中。
染液储液盒为储存溴化乙锭（EB）或其他凝胶染色液的塑料盒；冲洗液储液盒为储存凝胶冲洗液的塑料盒。
移动扫描紫外光源9为条状移动式，其波长根据被测样品需求选配365纳米、305纳米、254纳米、420纳米中的任意一个。
移动扫描CCD10为线阵列三色CCD器件,由数千个光敏单元排列在20～30mm长的CCD衬底上构成。
固定紫外光源11为凝胶回收所需的透射紫外光源，其波长根据被测样品需求选配365纳米、305纳米、254纳米、20纳米中的任意一个。
这种凝胶染色扫描成像装置的染色成像方法：
第一步、把凝胶块7置于样品池3,启动染液输入输出泵5将染液由染液盒输入到样品池3，对凝胶进行染色。
第二步、改变染液输入输出泵5电机旋转方向，将染液回收到染液盒
第三步、启动冲洗液输入输出泵冲洗液由冲洗液盒输入到样品池3，对凝胶进行冲洗。
第四步、改变冲洗液输入输出泵电机旋转方向，将冲洗液回收到冲洗液盒。
第五步、启动移动扫描紫外光源9、移动扫描CCD10，获取凝胶图像。
第六步、打开样品池盖板8，戴上护目镜，开启固定紫外光源11，进行凝胶回收。

Claims (8)

1.一种凝胶染色扫描成像装置，其特征在于：这种凝胶染色扫描成像装置包括凝胶染色单元、紫外扫描成像单元，紫外扫描成像单元设置于密闭的扫描室(2)内，凝胶染色单元设置于密闭的暗箱(1)内，密闭的暗箱(1)设置于密闭的扫描室(2)上形成一体，凝胶染色、冲洗、凝胶回收在密闭的暗箱(1)内完成；凝胶染色单元包括样品池(3)、染液盒(4)、冲洗液盒、染液输入输出泵(5)、冲洗液输入输出泵，样品池底板(6)为紫外玻璃板，染液盒(4)通过染液输入输出泵(5)连接样品池(3)，冲洗液盒通过冲洗液输入输出泵连接样品池(3)，样品池底板(6)上放置凝胶块(7)；紫外扫描成像单元包括移动扫描紫外光源(9)、移动扫描CCD(10)、固定紫外光源(11)，移动扫描紫外光源(9)扫描激发凝胶块(7)产生出荧光信号，移动扫描CCD(10)扫描捕捉凝胶荧光信号。
2.根据权利要求1所述的凝胶染色扫描成像装置，其特征在于：所述的密闭的暗箱(1)与密闭的扫描室(2)是分体的，通过固定在一起形成一体，密闭的暗箱(1)底部具有底板孔，样品池底板(6)固定于底板孔中，扫描室顶部具有扫描孔，底板孔与扫描孔相对应设置；染液输入输出泵(5)、冲洗液输入输出泵均通过相应的胶管连接样品池(3)的底部，样品池(3)池壁下部紧贴池底设置有染液出入接口和冲洗液出入接口，样品池(3)的顶部设置有样品池盖板(8)。
3.根据权利要求1所述的凝胶染色扫描成像装置，其特征在于：所述的密闭的暗箱1()与密闭的扫描室(2)是一体的，通过在密闭不透光的箱体内设置横向隔板形成，横向隔板上设置底板孔，样品池底板(6)固定于底板孔中；染液输入输出泵(5)、冲洗液输入输出泵均通过相应的胶管连接样品池(3)的底部，样品池(3)池壁下部紧贴池底设置有染液出入接口和冲洗液出入接口，样品池(3)的顶部设置有样品池盖板(8)。
4.根据权利要求2或3所述的凝胶染色扫描成像装置，其特征在于：所述的染液储液盒为储存溴化乙锭或其他凝胶染色液的塑料盒；冲洗液储液盒为储存凝胶冲洗液的塑料盒。
5.根据权利要求4所述的凝胶染色扫描成像装置，其特征在于：所述的移动扫描紫外光源(9)为条状移动式，其波长根据被测样品需求选配365纳米、305纳米、254纳米、420纳米中的任意一个。
6.根据权利要求5所述的凝胶染色扫描成像装置，其特征在于：所述的移动扫描CCD(10)为线阵列三色CCD器件,由数千个光敏单元排列在20～30mm长的CCD衬底上构成。
7.根据权利要求6所述的凝胶染色扫描成像装置，其特征在于：所述的固定紫外光源(11)为凝胶回收所需的透射紫外光源，其波长根据被测样品需求选配365纳米、305纳米、254纳米、20纳米中的任意一个。
8.一种权利要求2或3所述的凝胶染色扫描成像装置的染色成像方法，其特征在于：首先，在密闭的暗箱(1)内完成凝胶染色和冲洗两过程：
a、把凝胶块(7)置于样品池底板(6)上,启动染液输入输出泵(5)将染液由染液盒(4)输入到样品池(3)，对凝胶进行染色；
b、改变染液输入输出泵(5)电机旋转方向，将染液回收到染液盒(4)；
c、启动冲洗液输入输出泵，冲洗液由冲洗液盒输入到样品池(3)，对凝胶进行冲洗；
d、改变冲洗液输入输出泵电机旋转方向，将冲洗液回收到冲洗液盒；
接着、启动移动扫描紫外光源(9)、移动扫描CCD(10)，获取凝胶图像；
最后、打开样品池盖板(8)，戴上护目镜，开启固定紫外光源(11)，进行凝胶回收。
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