CN117491459A - 用于样品分离的光学系统和方法 - Google Patents

Abstract

用于分离生物分子的系统包括多根毛细管(101)、毛细管支架(102)、多根光纤(145a,145b)、光纤支架(603)、光学探测器(138)和移动台(606)。所述多根毛细管(101)配置成分离样品中的生物分子。每根毛细管(101)均包括探测部分(121)，所述探测部分配置成将电磁辐射传递到所述毛细管(101)中。所述多根毛细管(101)联接到所述毛细管支架(102)上，使得所述探测部分(121)相对于彼此固定地定位。每根光纤(145)均包括接收端以接收发射。所述光纤(145)联接到所述光纤支架(603)上，使得所述光纤的接收端相对于彼此固定地定位。所述光学探测器(138)配置为产生对准信号。所述移动台(606)配置为基于所述对准信号的值将所述光纤(145)的接收端与所述探测部分(121)对准。

Description

用于样品分离的光学系统和方法

本申请是申请号为201880025301.6、申请日为2018年2月23日、发明名称为“用于样品分离的光学系统和方法”的发明专利申请的分案申请。

背景技术

技术领域

本发明总体上涉及样品分离系统、仪器、装置和方法，更具体地涉及利用多根样品毛细管进行样品分离测定、过程、试验或实验的光学样品分离系统、仪器、装置和方法。

相关技术的说明

样品分离装置，例如毛细管电泳装置，通常会提供某些主要部件，这些主要部件包括例如毛细管通道或通道阵列，用于提供可以流过毛细管的介质(例如，聚合物流体)的分离介质源，样品注射机构，光学探测器系统或部件，用于产生电场的电极，在毛细管一端的阳极缓冲源，以及在毛细管另一端的阴极缓冲源。毛细管电泳装置通常还会提供各种加热部件和区域以调节许多上述部件的温度。调节许多这些部件的温度可以改善结果的质量。

目前的毛细管电泳装置使用多种结构来容纳这些不同的部件并将这些结构连接或联接在一起以提供工作毛细管电泳装置或系统。使用多个结构有缺点。因此，希望提供一种互连结构数量减少的毛细管电泳设备，例如，以减少必要加热区的数量，减少用户对结构的处理，降低部件故障的可能性，以及减少向该设备引入气泡和其它人工制品。

发明内容

本发明的实施方案总体上涉及用于进行样品分离测定、过程、试验或实验的系统、仪器、装置和方法。本发明的一个方面涉及将样品分离系统或仪器的各种部件并入到共用的筒、盒或箱中，共用的筒、盒或箱可以有利地以简化用于进行样品分离、过程、试验或实验的装置的方式装载到所述系统或仪器中。本发明的另一个方面涉及一种具有光学区段的样品分离筒、盒或箱，该光学区段在装载到样品分离系统或仪器时，可以以有利简单、精确和稳定的方式与光学系统和/或探测器对准。在本发明的另一个方面，涉及一种包括照射光学配置的样品分离系统或仪器，照射光学配置有利地降低光学噪声，例如，在准备样品分离测定、过程、试验或实验时或期间使用的一根或多根毛细管中所含的样品溶液内的水分子通过拉曼散射产生的光学噪声。

附图说明

图1示出了用于进行毛细管电泳或类似测定、过程、试验或实验的系统或仪器1000的示例。

图2示出了光束成形器或光束调节器115的示例。

图3示出了阵列内毛细管101的示例。

图4示出了计算机或处理系统160的示例。

图5示出了样品分离系统或仪器5000的示例。

图6示出了系统或仪器6000的示例。

图7示出了包括毛细管101和毛细管支架602的筒或盒615的示例。

图8示出了毛细管101的示例。

图9示出了底座610的示例。

图10示出了光学接口650的示例。

具体实施方式

以下描述提供了本发明的实施方案，其总体上涉及用于制备、观察、测试和/或分析生物样品的系统、仪器、装置和方法。这样的描述并非旨在限制本发明的范围，而仅仅是为了提供对实施方案的描述。

与本文档中描述的各个实施方案相关的示例性系统和方法包括在以下申请中描述的那些：

·2014年3月7日提交的美国专利申请第15/124,013号；

·2014年3月7日提交的美国专利申请第15/124,129号；

·2014年3月7日提交的美国专利申请第15/124,168号；

·2017年1月19日提交的美国外观设计专利申请第29/591,445号；

·2017年1月24日提交的美国外观设计专利申请第29/591,865号；

·2017年1月24日提交的美国外观设计专利申请第29/591,867号；

·2017年2月17日提交的美国临时专利申请第62/460,700号；

·2017年2月24日提交的美国临时专利申请第62/463,467号；

·2017年2月24日提交的美国临时专利申请第62/463,551号；

·2017年2月24日提交的美国临时专利申请第62/463,528号。

本发明的实施方案可包括各种样品分离系统和方法，包括但不限于毛细管电泳、基于芯片的电泳、芯片实验室微流体、凝胶电泳、电渗透、色谱法、流式细胞术等。对于毛细管电泳系统或仪器将提供本发明的示例性实施方案以证明可适用于其他分离系统，例如基于芯片的电泳等的本发明的各个方面。

如本文所用，术语“辐射”或“电磁辐射”意指由某些电磁过程释放的辐射能，其可包括一种或多种可见光(例如，以介于400纳米和700纳米之间或介于380纳米和800纳米之间的一个或多个波长为特征的辐射能)或不可见的电磁辐射(例如，红外、近红外、紫外(UV)、X射线或伽马射线辐射)。

如本文所用，“辐射源”意指电磁辐射源，其可以被引导至至少一种样品混合物或溶液，以便产生可探测的信号，以测定所述至少一种样品混合物或溶液中所含的一种或多种目标样品分子或化合物的存在和/或量。辐射源可包括单光源，例如白炽灯、气体放电灯(例如卤素灯、氙灯、氩灯、氪灯等)、发光二极管(LED)、有机LED(OLED)、激光器(例如化学激光器、准分子激光器、半导体激光器、固态激光器、氦氖激光器、氩激光器、染料激光器、二极管激光器、二极管泵浦激光器、光纤激光器、脉冲激光器、连续激光器)等。替代地，辐射源可包括多个单独的源(例如，多个LED或激光器)。辐射源还可以包括一个或多个激发滤波器，例如高通滤波器、低通滤波器或带通滤波器。例如，激发滤光器包括彩色滤光器和/或二向色滤光器。辐射源可以是连续的或脉冲的，并且可以包括在空间和/或时间上分开的单个光束或多个光束。辐射源的特征在于主要在可见光范围(例如，发射波长在400纳米至700纳米范围内或在380纳米至800纳米范围内的电磁辐射的“光源”)、近红外范围、红外范围、紫外范围或电磁波谱内的其他范围内的电磁辐射。

参考图1，本发明的某些实施方案包括用于进行毛细管电泳或类似测定、过程、试验或实验的系统或仪器1000。系统1000包括位于毛细管外壳、夹具或支架102上或内的一根或多根毛细管、管或通道101(图1中示出四根)。每根毛细管均可包括探测部分，所述探测部分配置成将电磁辐射传递到毛细管中和/或从中传递出电磁辐射。在所示实施方案中，毛细管阵列105包括四根毛细管101；然而，毛细管阵列105可包括多于四根毛细管，例如，以提供更高的通量或更短的测定运行。仪器1000的配置可包括1、2、4、8、10、12、16、24、32、48、65、96、128、256、384根或多于384根毛细管101。

系统1000还包括光学系统110，其包括照射或激发光学系统111，照射或激发光学系统111包括辐射源112、光束成形器或调节器115、光束分离器118和/或分束器或镜子120中的任何一个或全部。辐射源112配置为照射系统1000的光学探测入口或光学探测区121和/或毛细管101，其中电磁辐射(例如，光、近红外或紫外线)可以进入和/或离开一根或多根毛细管101的探测部分，以便探测或测量靶标、校准物或其他目标分子。光学系统110还可包括透镜122和发射光学系统125。发射光学系统125可包括透镜122、透镜130、发射滤光器135和探测系统136。辐射源112可包括上文讨论的一种或多种类型的辐射源。在某些实施方案中，辐射源112包括具有505纳米波长的二极管泵浦固态(DPSS)激光器。

探测系统136包括探测器138，其配置成接收来自毛细管101的光学探测区121的发射，例如接收由附着于靶标或其他目标分子的荧光染料、探针或标记产生的荧光发射。探测器138可以是包括一个或多个单独光电探测器的光学探测器，包括但不限于光电二极管、光电倍增管、辐射热测量计、低温探测器、量子点、发光二极管(LED)、半导体探测器、HgCdTe探测器等。另外或替代地，探测器138可以是包括阵列传感器(包括传感器或像素阵列)的光学探测器。阵列传感器可以包括互补金属氧化物半导体传感器(CMOS)、电荷耦合装置(CCD)传感器、多个光电二极管探测器、多个光电倍增管等中的一种或多种。在某些实施方案中，探测器138包括两个或更多个阵列传感器。

光学系统诸如发射光学系统125可用于收集来自每根毛细管101的发射。在图1中所示的实施方案中，透镜122是配置成收集来自所述一根或多根毛细管101中的每一根的发射光的双合透镜，并且透镜130是配置成将来自所述一根或多根毛细管101中的每一根的发射重新成像到发射光学系统125的图像平面中的斑或焦点的双合透镜。然而，本领域中已知的其他光学配置可用于这些目的。

对于在一根或多根毛细管101中的每一根中产生不同波长的多个发射的应用，探测系统136还可包括一个或多个光谱色散元件139，其将不同荧光信号中所含的光谱内容扩散到探测器138的不同零件(例如，不同像素组)。在图1所示的实施方案中，四个光谱色散元件139并入到光谱仪140中(两个光谱色散元件139在图1中可见，另两个光谱色散元件139位于图1中可见的两个光谱色散元件后面)。光谱仪140还可包括探测器138。探测系统136可以设置在外壳或壳体141内。

光谱仪140可以通过一根或多根纤维或光纤145光耦合到毛细管101和/或发射光学系统125。在所示实施方案中，第一对或第一束光纤145a配置为接收来自毛细管阵列105的第一和第二毛细管101的发射光，第二对或第二束光纤145b配置为接收来自毛细管阵列105的第三和第四毛细管101的发射光。另外或替代地，光纤145可以组合在一起成为单个光纤束，或者每根光纤145可以与其余光纤145分开。光谱仪140还可包括一个或多个光谱色散元件139和探测器138，其中每个光谱色散元件139均配置为将来自毛细管101中的不同毛细管的发射光引导到探测器138的不同区域上。光谱色散元件139可包括一个或多个棱镜、衍射光学元件、全息光学元件等。光谱色散元件139可包括反射或透射光学元件。已经发现使用光纤145有利地简化了用于多荧光波长应用的探测器138的对准和校准，如下文所述。

在某些实施方案中，光学系统110、所述一根或多根毛细管101和毛细管支架102设置在共用的外壳或壳体150的内部，并且光谱仪140位于外壳150外部，外壳141中。替代地，光谱仪140和/或外壳141可位于外壳150内或直接连接到外壳150。外壳141可包括开口或孔口，以允许辐射或光从毛细管101传递到光谱仪140。光谱仪140可以包含在单独的孔口中，如图1所示，或包括在与光学系统相同的仪器外壳内。与图1中所示的实施方案不同，所述一根或多根毛细管101和/或一些相关硬件可位于外壳150外部，在这种情况下，可通过外壳150中的开口或孔口提供与系统1000的接口。

在某些实施方案中，光纤145是光谱仪140的一部分。替代地，光纤145可以与光谱仪140分开，其中使用光耦合器(未示出)将光纤145连接到光谱仪140。在所示实施方案中，光谱色散元件139有利地配置成将从光纤145接收的入射发射分散和聚焦到探测器138上。

在使用期间，毛细管101可含有配置成支持电场或电流的聚合物或类似溶液。聚合物或类似溶液配置成容许一种或多种样品的转移或迁移，所述样品可包括一种或多种荧光染料、探针、标记物等。可以选择荧光染料、探针、标记物等以在使用期间产生荧光信号，荧光信号可与给定时间在光学探测区121内存在的一种或多种靶分子或分子序列的存在或量相关。可以将任何或所有毛细管101内产生的荧光信号、光或辐射引导回透镜122和镜子，以便被光谱仪140接收。

再次参考图1，在某些实施方案中，系统1000可包括调节器115，并且来自辐射源112的辐射穿过调节器115。调节器115可包括均化器，其配置为例如混合不同颜色或波长的辐射源和/或提供输出光束的更均匀的照射横截面。另外或替代地，系统1000可以包括分离器118。另外或替代地，从辐射源112发射的辐射可以穿过光束分离器118以提供多个激发光束、样品照射光束或源光束155，每个源光束155的特征在于以下的一项或多项：一个或多个光束直径、横截面形状(例如，正方形、圆形或椭圆形)、预定强度或功率分布(例如，恒定、高顶礼帽、高斯等)。

如图2所示，光束调节器115和光束分离器118可以配置成产生或提供源光束155，其中每个源光束155均包括椭圆形横截面或形状。光束调节器115可包括变形光束成形器，例如，包括一个或多个圆柱透镜，圆柱透镜配置成产生具有椭圆形横截面的光束，其中光束横截面在一个轴上比在另一个垂直轴上更宽。替代地，光束调节器115可包括Powell透镜，例如，配置成提供线焦点和/或椭圆形光束横截面，其中光束横截面上的强度或功率均匀或几乎均匀。另外，光束调节器115可以配置成使得光束的任何直径大于或小于进入光束调节器115的光束的直径。在所示实施方案中，离开光束调节器115的光束是准直的。每个源光束155的椭圆形横截面可以定向成使得长轴或维度垂直于或几乎垂直于相关毛细管101的轴定向。已经发现每个源光束155的这种定向及其焦点有利地降低了毛细管阵列105与光束对准的灵敏度。在图2所示的实施方案中，光束焦点的长直径小于各根毛细管101的内径。替代地，如图3所示，聚焦的源光束155的长直径可以大于各根毛细管101的内径。图3还说明了某些实施方案的阵列内毛细管101的直径和间距。如图3所示，每根毛细管101的内径为50微米，而聚焦光束的直径为约100微米。

再次参考图1，调节器115外的激发光束进入光束分离器118，光束分离器118可以配置成由单个输入光束产生多个相同或相似的源光束155进入光束分离器118。作为示例，光束分离器118可以包括一个或多个衍射光学元件、全息光学元件等，其配置为产生或提供四个椭圆形光束，用于照射四根毛细管101中的每一个，如图1-3所示。四个源光束155具有相同或相似的横截面，并且每个光束相对于系统光轴或光传播的一般方向以不同的角度发散。替代地，光束分离器118可以配置成产生多个光束，这些光束彼此平行或相对于彼此会聚。在所示实施方案中，光束分离器118外的光束是准直的；然而，一些或所有光束可以替代性地在它们离开光束分离器118时会聚或发散。源自光束分离器118的源光束155可以在它们进入透镜122时准直，但是彼此发散。在这样的实施方案中，透镜122可以配置为将每个源光束155聚焦到相应毛细管101处或附近的位置，如图1的放大视图所示。另外，透镜122和光束分离器118外的源光束155可以配置成使得各个光束155各自相对于彼此准直(例如，图1中的四个光束在离开透镜122之后可以全部彼此平行地平移)。

图1中的光束分离器118外的源光束155可以被镜子120反射并引向毛细管101。根据需要可以包括附加镜子和/或衍射元件，以将四个光束引向毛细管101，例如，以满足封装限制。来自光束分离器118的光束在从镜子反射之后继续发散，直到它们为透镜122所接收。镜子120可以是二向色镜等，其可以配置成反射预定波长的光或预定波长范围内的光，而透射在预定波长或波长范围外的光或其他电磁辐射。在一些实施方案中，镜子120包括具有一个以上预定波长或波长范围的二向色镜，例如，当辐射源包括一个以上不同的波长或波长范围时。在所示实施方案中，来自光束分离器118的源光束155被镜子120反射，而来自光学探测区121的发射辐射被镜子120透射或大部分透射。替代地，毛细管101的位置可以沿着分束器118的光轴定位，并且镜子120可以配置成透射或大量透射激发束，而反射来自光学探测区121的发射。

发射滤光器135可以位于透镜122、130之间，并且可以配置为阻挡或衰减来自辐射源的光，从而消除或减少来自光谱仪140所接收的辐射源的光。在某些实施方案中，选择透镜122、130的焦距以产生毛细管101，或来自毛细管101的发射辐射的放大图，其不同于(例如，产生放大或缩小的图像)的焦距。例如，可以选择透镜122以具有为透镜130的NA两倍的数值孔径(NA)，导致系统放大倍数为2。在某些实施方案中，透镜122、130的NA为0.4，透镜130的NA为0.2。在一些实施方案中，可以选择透镜122、130的焦距或NA以(1)在毛细管阵列105处或附近提供具有预定尺寸或直径的焦斑或焦点，并且(2)同时提供与光谱仪140的NA和/或用于将光传输到光谱仪140的光纤系统的NA匹配的NA。

源光束155配置成照射每根毛细管101的光学探测区121内的样品以产生相应的发射，例如由附着于靶分子或目标分子的荧光染料、探针或标记物产生的荧光发射。发射可以配置成指示靶分子或目标分子的存在或量。可以使用透镜122、130或一些其他合适的发射光学系统将发射聚焦或重新成像到平面上。发射滤光器135可以配置成滤除不需要的辐射，例如由辐射源112产生的激发光。替代地，如图1所示，来自毛细管101的发射光可以聚焦或重新成像到光纤145的输入或接收端，然后由光纤145传播到光谱仪140中。每根光纤145可以与相应的一根毛细管101相关联(例如，从其接收辐射)。使用光纤145，然后将来自毛细管101的辐射传输到光谱仪140中，在那里辐射按波长分散到探测器138上。在所示实施方案中，来自光纤145a的发射辐射进入光谱仪140的一侧，而来自光纤145b的辐射进入光谱仪140的另一侧。以这种方式，将来自每根光纤140(或毛细管101)的光谱引导到探测器138的不同部分上。已经发现这种配置有利地允许在单个或减少数量的阵列探测器138上同时产生和探测来自多根毛细管101中的每一个的光谱。探测器138可以配置成接收来自毛细管101中所含的样品的发射并产生可以进一步处理的发射信号。例如，光谱仪140可以配置成分离由不同荧光染料、探针或标记物产生的，例如，由对应于不同DNA或RNA碱基(例如，腺嘌呤、胸腺嘧啶(或尿嘧啶)、胞嘧啶和鸟嘌呤)的染料或探针、标记物产生的信号。

系统1000还可以包括计算机或处理系统160，包括数据处理系统，配置为对处理系统160编程的计算机程序产品161，和显示器或其它输出装置162。处理系统160可用于控制或从系统1000获得数据，例如，监测和/或控制一个或多个电参数(例如，辐射源功率、探测器电源功率、阴极/阳极电压或通过每根毛细管101或一组毛细管101中的一根或多根的电流)或测量或控制各种运行或过程参数，例如温度或压力(例如，系统或毛细管101温度，用于用聚合物溶液填充毛细管101的泵或注射器的压力等)。处理系统160可以耦合到探测系统136，例如以提供读取的探测到的荧光信号。在某些实施方案中，探测系统136将信号传递到处理系统160，该信号对应于在由探测系统136扫描的各种波长下接收的发射强度。计算机程序产品161可用于将处理系统160配置成处理从探测系统136接收的光谱数据，其可在仪器1000的运行期间使用以校准仪器1000或校正光谱误差，例如，如美国临时专利申请62/460,700中所公开的。显示器或其他输出设备162耦合到处理系统160，并且可用于显示或报告与测定、过程、试验或实验相关的数据，例如运行参数值、光谱数据、运行条件数据、运行质量数据、警示标志灯，例如，如美国临时专利申请62/463,551中所公开的。

参考图4，计算机或处理系统160可以配置为执行计算机程序产品161中所含的指令代码。计算机程序产品161可以包括电子可读介质中的可执行代码，该可执行代码可以指示一个或多个计算机诸如计算机或处理系统160进行完成通过本文讨论的实施方案进行的示例性方法步骤的处理。电子可读介质可以是以电子方式存储信息并且可以例如通过网络连接，本地或远程访问的任何非暂时性介质。在替代实施方案中，介质可以是暂时的。介质可以包括多个地理上分散的介质，每个介质配置为在不同的位置和/或在不同的时间存储可执行代码的不同部分。电子可读介质中的可执行指令代码指导所示计算机或处理系统160实施本文描述的各种示例性任务。用于指导实施本文描述的任务的可执行代码通常将在软件或固件中实现。然而，本领域技术人员将理解，计算机或其他电子设备可以利用在硬件中实现的代码来进行许多或所有识别的任务而不脱离本发明。本领域技术人员将理解，可以找到关于可执行代码的许多变型，其实现了在本发明的精神和范围内的示例性方法。

计算机程序产品161中所含的代码或代码副本可以驻留在通信耦合到计算机或处理系统160的一个或多个存储持久性介质(未单独示出)中，用于在持久性存储设备470和/或存储器410中加载和存储以便由处理器420执行。计算机或处理系统160还包括I/O子系统430和外围设备440(例如，显示器或输出设备162)。I/O子系统430、外围设备440、处理器420、存储器410和持久性存储设备470可以经由公共总线450耦合。像持久性存储设备470和可能包含计算机程序产品161的任何其他持久性存储设备一样，存储器410可以是非暂时性介质(即使如同典型的易失性计算机存储器设备一样执行)。而且，本领域技术人员将理解，除了存储用于事实本文描述的处理的计算机程序产品161之外，存储器410和/或持久性存储设备470可以配置为存储本文公开或引用和说明的各种数据元素。

本领域技术人员将理解，计算机或处理系统160仅说明了可以实现根据本发明实施方案的计算机程序产品的系统的一个实例。仅举替代性实施方案的一个实例，根据本发明的实施方案在计算机程序产品中所含的指令的执行可以分布在多个计算机上，例如，分布式计算网络的计算机上。

参考图5，在某些实施方案中，样品分离系统或仪器5000，例如毛细管电泳(CE)仪器，配置为用于分离生物分子，例如，用于根据不同分子的长度分离样品核苷酸分子或样品氨基酸分子。在可能的情况下，系统5000的实施方案以及与系统5000相关的方法、元件和/或参数值可以并入到系统1000的实施方案中并且并入到与系统1000相关的方法、元件和/或参数值中。相反，在可能的情况下，系统1000的实施方案以及与系统1000相关的方法、元件和/或参数值可以并入到系统5000的实施方案中并且并入到与系统5000相关的方法、元件和/或参数值中。

系统5000包括一根或更根毛细管101、电子或电压电源502、一个或多个阴极503、一个或多个阳极504、样品源容器505、样品目的容器506、辐射源112、探测系统136和处理系统160，包括由计算机程序产品161和显示或输出设备162配置的数据处理系统。仪器5000可包括多根毛细管101(例如，四根毛细管101，如图1所示)；然而，图5为简便起见仅示出了一根毛细管101。仪器5000的配置可包括1、2、4、8、10、12、16、24、32、48、65、

96、128、256、384根或多于384根毛细管。样品分离也可以通过其他方法进行，包括使用凝胶电泳和微流体，例如在芯片实验室上。

系统5000可用于进行毛细管电泳或其他样品分离测定、实验或过程。首先在样品源容器505中制备含有各种样品或样品分子515a的样品混合物或溶液515或将其输送到样品源容器505中。随后将至少一部分样品混合物515装载到毛细管101的阴极503端，例如使用泵或注射器，或通过向毛细管101施加电荷或电场。一旦装载到毛细管101的阳极端，电压电源502就在阴极503和阳极504之间产生电压差。电压差导致带负电荷的染料标记样品515a从样品源容器505移动到样品目的容器506。在测定、过程、试验或实验期间，各种样品(例如，核苷酸或氨基酸分子)通过光学探测区516并且受辐射源112照射以产生相应的发射，例如由附着于靶分子或目标分子的荧光染料、探针或标记物产生的荧光发射。发射可以配置成指示靶分子或目标分子的存在或量。与较短和/或较高电荷的染料标记样品相比，较长和/或较少电荷的染料标记样品515a以较慢的速率通过毛细管101移动，从而在不同长度和电荷的样品之间产生一些分离。由于每个样品515a都穿过由辐射源112产生的激发光束，样品515a的主导元件上(主导元件可能是，例如核苷酸)的染料表现出由探测系统136探测到的荧光。探测系统136可以耦合以响应于探测到的荧光向处理系统160提供信号。具体而言，探测系统136将信号传递到处理系统160，该信号对应于在由探测系统136扫描的各种波长下接收的发射强度。计算机程序产品161将数据处理系统160配置为处理所接收的光谱数据，并且可以例如在仪器5000的运行期间校准仪器5000以校正光谱误差，例如，如美国临时专利申请第62/460,700号中所公开的。显示器或其他输出设备162耦合到处理系统160，并且可用于显示或报告与测定、过程、试验或实验相关的数据，例如运行参数值、光谱数据、运行条件数据、运行质量数据、警示标志灯，例如，如美国临时专利申请62/463,551中所公开的。

在某些实施方案中，系统5000包括输送系统520，其包括容纳聚合物或聚合物溶液523的聚合物贮存器522，聚合物阀525，以及配置为从聚合物贮存器522接收或抽吸聚合物523并将聚合物523泵送或装载到毛细管101中的泵528(例如，注射器)。输送系统520还包括容纳缓冲溶液532的缓冲液贮存器530和缓冲液阀535。在所示实施方案中，缓冲液贮存器含有一个或多个阳极504。在某些实施方案中，输送系统520的全部或一些部件是盒或筒538的一部分，盒或筒还可以包括毛细管101，盒538还可以包括所述一个或多个阴极503(例如，针对多根毛细管101中的每一根而言为一个阴极503)。适用于本发明实施方案的盒或筒的实例公开于美国临时专利申请第62/463,467号。

在某些实施方案中，样品分离测定、过程、试验或实验包括以下活动：

·将毛细管101的阴极503端定位到容纳洗涤/废弃缓冲溶液541的洗涤/

废弃缓冲液容器540中。

·关闭缓冲液阀535，打开聚合物阀525。

·将聚合物溶液523从聚合物贮存器522抽吸(吸入)到注射器528中。

·关闭聚合物阀525(缓冲液阀535保持关闭)。

·使用注射器528将聚合物523分配(输送)到毛细管101。

·将毛细管101的阴极503端定位到样品源容器505中。

·通过诱导从阴极503到阳极504的电流(称为电动进样)，将至少一部分样品溶液515吸入到毛细管101的阴极503端。

·将毛细管101的阴极503端定位成运行容纳运行缓冲溶液546的缓冲液容器545。

·打开缓冲液阀535以在阳极504和毛细管101之间提供电耦合(聚合物阀525保持关闭)。

·进行毛细管电泳测定、过程、试验或实验。

·将毛细管101的阴极503端定位到洗涤/废弃缓冲液容器540中。

·关闭缓冲液阀535。

·任选地打开聚合物阀525。

·任选地将聚合物溶液523从聚合物贮存器522抽吸(吸入)到注射器528中。

·如果是打开的，则任选地关闭聚合物阀525。

·通过使用注射器528将聚合物523分配(输送)到毛细管101来清洁毛细管101。

·重复上述步骤以进行新的分离测定、过程、试验或实验。

参考图6，在某些实施方案中，系统或仪器6000，例如毛细管电泳(CE)仪器，配置为用于分离生物分子，例如，用于根据不同分子的长度分离样品核苷酸分子或样品氨基酸分子。在可能的情况下，系统6000的实施方案以及与系统1000、5000相关的方法、元件和/或参数值可以并入到系统1000、5000的实施方案中并且并入到与系统1000、5000相关的方法、元件和/或参数值中。相反，在可能的情况下，系统1000、5000的实施方案以及与系统6000相关的方法、元件和/或参数值可以并入到系统6000的实施方案中并且并入到与系统6000相关的方法、元件和/或参数值中。

系统6000包括图1中所示的外壳或壳体600和可以设置在壳体600内的探测系统136。探测系统136包括多根光纤145，其接收端联接、安装或附接到光纤支架603上。光纤145的接收端配置成接收来自各根毛细管101的光学探测区121的发射。系统6000还包括计算机处理系统160、计算机程序产品161和显示器或其他输出设备162。系统6000还包括多根毛细管101，毛细管101包括光学探测区121，毛细管101联接、安装或附接到毛细管支架602上。在某些实施方案中，毛细管支架602可由支撑结构605保持或支撑，支撑结构605又安装或附接到底座610上。

系统6000还包括发射光学系统125和包括辐射源612中的任何一个或全部的激发光学系统611。发射光学系统125包括透镜122、130，其沿着毛细管101和光纤145的入口端之间的光轴或光程613设置。透镜122配置为收集来自每根毛细管101的发射，并且透镜130配置为将来自所述一根或多根毛细管101中的每一根的发射重新成像到发射光学系统125的图像平面上处于或接近光纤145的输入端或接收端的斑或焦点处；然而，本领域已知的其他光学配置可用于这些目的。

进一步参考图7，毛细管101和毛细管支架602可以是筒或盒615的一部分，筒或盒615还可以包括支撑结构605和底座610。底座610可以安装或附接到盒615上。可以将筒615从系统6000上移除并且由另一个筒615'(未示出)代替，该筒615'配置成与图6和7中所示的筒615相同或相似。在某些实施方案中，筒615'(未示出)可以具有相同或相似的形式，但含有与筒615相比改进或不同的元件。例如，筒615'(未示出)可具有比筒615的四根毛细管101更多或更少的毛细管101，例如具有1、2或8根毛细管101。

毛细管101可以联接、安装或附接到毛细管支架602上，使得光学探测区121内的毛细管部分相对于彼此固定地定位。以与毛细管101类似的方式，光纤145可以联接、安装或附接到光纤支架603，使得光纤145的输入端或接收端相对于彼此固定地定位。已经发现，固定安装毛细管101和光纤145的接收端有利地简化了光纤145与相应毛细管101之间的对准。还发现这种布置可以提高光纤145和毛细管101之间对准的精度和耐久性。

参见图6和图8，在某些实施方案中，每根毛细管101包括由芯材料制成的毛细管芯801和包围毛细管芯801的外涂层或外层802。例如，毛细管芯801可包括熔融石英，外层802可包括聚酰亚胺涂层。毛细管芯801的中心部分包括通道803，通过其中容纳样品溶液和分子。在这样的实施方案中，例如，当外层802包括光学不透明或半透明的材料时，可以通过沿着毛细管101在光学区121内的部分移除外层802来提供位于通道803中的材料的光学接入。如图8和图6的放大视图所示，在某些实施方案中，毛细管101安装到毛细管支架602上，使得相邻毛细管101的外层802彼此触及或接触。以这种方式，已经发现可以容易且准确地提供和维持通道之间的间隔。替代地，预定厚度的垫片可以放置在光学探测区121每一侧上的至少两根相邻毛细管之间。例如，不同厚度的垫片可以放置在不同组的相邻毛细管之间，以增加相邻毛细管101之间的间隔精确度和/或在相邻毛细管101之间提供预定的间隔。在其他实施方案中，毛细管101可以放置在固定件，例如V形块中，以在相邻毛细管101之间提供预定的间隔。

毛细管101的外径可以等于或约为360微米，例如363±10微米。在某些实施方案中，毛细管101的外径为100微米至1000微米，例如，200微米至500微米。在这样的实施方案中，通道803的直径可为2微米至700微米，例如，25微米至100微米。在某些实施方案中，外层802的厚度为12微米至24微米，例如，16微米至24微米。在某些实施方案中，每根毛细管101的外径均为363±10微米，通道803的直径为50±3微米，外层802的厚度为20微米。

在某些实施方案中，光纤支架603联接、安装或附接到移动或平移台606。在使用时，可以使用对准方法容易地将毛细管101对准，所述对准方法包括：

·通过将来自光学探测区内的一根或多根毛细管101的发射通过光纤145中相应的一根或多根传输到探测器138，由探测器138产生第一对准信号。

·使用平移台606，将光纤支架603、毛细管支架或光纤支架一次或多次移动到一个或多个不同位置；

·在所述一个或多个位置中的每一处，通过将来自光学探测区121内的一根或多根毛细管101的发射通过所述一根或多根光纤145传输到探测器138，由探测器138产生相应的对准信号；

·使用平移台606，基于对准信号将毛细管101与所述多根毛细管的接收端对准。

在某些实施方案中，对准信号包括来自探测器138的基于来自单根毛细管101的发射的测量信号。另外或替代地，对准信号包括来自探测器138的基于来自一根以上毛细管101的发射，例如基于来自全部或一些毛细管101的平均发射的测量信号。

已经发现，这种对准方法有利地允许同时将所有毛细管与相应的光纤145对准，并且因此，每次进行所述对准方法时，同时与探测器138上的相同对应区域对准。来自每根毛细管101的发射每次都照射探测器138上的相同对应区域的原因是因为每根光纤145的输出端(或发射端或远端)相对于探测器138处于固定位置。因此，从光纤145的输出端发射的发射每次都将行进相同路径到达探测器138。当毛细管101需要用一组新的毛细管101替换并且重新运行对准方法时，新的毛细管101将在毛细管之间具有与旧的一组毛细管101相同或几乎相同的间隔。因此，当再次进行所公开的对准方法时，在探测器138处接收的来自毛细管101的唯一发射是从光纤145的相同输出端传递的那些发射。在对毛细管发射直接再次成像的现有技术系统(即，不使用本文公开的光纤布置的系统)中，新一组替换毛细管的微小变化将导致新一组毛细管的发射重新成像到探测器的略微不同的部分。因此，每次必须重新校准基于非光纤的系统中的探测器本身，因为不同的区域或例如CCD或CMOS阵列探测器的像素具有不同的灵敏度。因此，由于本发明将光纤145与毛细管101和光纤145的固定安装配置组合使用，当使用一组替换毛细管101时，不需要重新校准探测器138。

在图6所示的实施方案中，平移台606用于在上述对准方法期间沿横向平移或移动光纤145的输入端。另外或替代地，毛细管支架602可以附接到移动或平移台并且代替平移台606或者除了平移台606之外移动。在其他实施方案中，毛细管101和光纤145之间的相对移动可以在上述对准方法期间通过改变发射光学系统125来完成。例如，转向镜或附加折射元件可以放置在来自毛细管101和光纤145的光程中。然后可以使用调节转向镜或附加折射元件来移动来自毛细管101的重新成像发射，并且因此将重新成像的发射对准光纤145的接收端。在其他实施方案中，代替或者除了上面讨论的随平移台606的横向移动之外可以使用纵向移动来执行对准方法，例如，以便将重新成像的发射朝向或远离光纤145的输入端移动，从而增加了进入光纤145的发射量。在其他实施方案中，发射光学系统125包括变焦镜头或其他光学元件，其配置成改变来自毛细管101的重新成像的发射的放大倍数，例如，以适应系统6000中使用的不同组毛细管101之间的间隔的微小变化。

在某些实施方案中，上述对准方法中使用的对准信号是由于毛细管101的一个或多个通道803内的水分子，例如用于进行毛细管电泳测定、过程、试验或实验的聚合物溶液中所含的水分子的拉曼散射而产生的。已经意外地发现使用来自水分子(其通常是噪声源)的拉曼散射适于上述对准方法，因为该信号随时间，并且例如在毛细管101用毛细管电泳中使用的聚合物溶液的不同填充之间保持不变。由于该信号源的稳定性，拉曼散射也可用于校准探测器138，以及提供毛细管101和光纤145之间的对准。在这样的实施方案中，可以在对准方法期间或之后测量由拉曼散射产生的信号，然后可以基于来自探测器138的测量信号的值来校准探测器。另外，使用来自水分子的拉曼散射允许在将样品引入毛细管101中使用系统6000进行毛细管电泳或其他样品分离测定、过程、试验或实验之前或之后进行所述对准方法。在其他实施方案中，可以在样品分离测定、过程、试验或实验期间进行所述对准方法。在这样的实施方案中，来自一根或多根毛细管101的发射可用于在测定、过程、试验或实验期间调节对准。

参考图6、图9和图10，在某些实施方案中，系统6000还包括光学接口、盖或喷口650，其配置成与毛细管支架602和/或支撑结构605接合、交接或配合。如图9所示，底座610可包括弹簧901，由此当筒615放置在系统6000内或在其内对准时，毛细管支架602和/或支撑结构605可通过由弹簧901的压缩量决定的接触力保持抵靠、安装到或接合光学接口650。光学接口650可以包括转向镜652和/或转向镜654，它们是激发光学系统611的一部分。

反射镜652、654可以配置为引导来自辐射源612的源光束、源光束、照射或激发光束655通过毛细管101并且进入束流收集器658。激发光学系统611还可包括图6中未示出的其他光学元件，例如透镜、棱镜、偏振器、附加镜等。例如，一个或多个透镜可以沿着辐射源612和毛细管101之间的光程放置，以调节源光束655，以在其通过所述多根毛细管101时提供预定的照射特性。

已经发现，安装具有光学接口650的转向镜652有利地提供了源光束655与毛细管101的更稳定的对准，因为由于温度随时间的变化沿着毛细管支架602和/或支撑结构605的光轴613的任何膨胀或收缩抵偿了转向镜652在光轴613方向上的相同或大致相同的移动。因此，源光束655通过毛细管101的位置随着毛细管因温度变化而引起的移动而保持不变或非常稳定。例如，如果源光束655直接从辐射源612行进至毛细管101(即，没有首先从转向镜652反射)，则源光束655通过平行于光轴613方向的毛细管101的位置将会变化，因为毛细管101的位置由于毛细管支架602和/或支撑结构605中的温度改变而变化。

在某些实施方案中，源光束655包括直接在辐射源612之外或通过使用一个或多个偏振光学元件的线性偏振。已经发现，当(1)源光束655的偏振轴垂直于毛细管101的长度和(2)发射光学系统125的光轴613平行于源光束655的偏振轴时，可以减少或最小化样品分离测定，过程、试验或实验中使用的聚合物溶液的散射。拉曼散射是被不希望的，在样品分离测定、过程、试验或实验期间在来自样品的荧光信号上增加了噪声。来自样品的荧光信号通常通常对偏振敏感度较低。因此，偏振标准发现允许信噪比在使用系统6000期间增加。

本发明的所选实施方案可包括但不限于：

1.实施方案1包括一种用于分离生物分子的系统，所述系统包括：

配置成分离样品中的生物分子的多根毛细管，每根毛细管均包括探测部分，所述探测部分配置成将电磁辐射传递到所述毛细管中；

毛细管支架，所述多根毛细管联接到所述毛细管支架上，使得所述探测部分相对于彼此固定地定位；

与所述多根毛细管相对应的多根光纤，每根光纤均包括接收端，所述接收端配置成接收来自相应的一个探测部分的发射；

光纤支架，所述光纤联接到所述光纤支架上，使得所述光纤的接收端相对于彼此固定定位；

发射光学系统，其配置为将来自所述探测部分的发射引导至所述光纤的接收端；

光学探测器，其配置为当来自所述多根毛细管中的至少一根的发射通过相应的至少一根光纤传输到所述光学探测器上时产生对准信号；以及

移动台，其配置为移动毛细管支架、光纤支架或发射光学系统的至少一部分中的一个或多个到多个位置；

其中，所述移动台配置为基于所述多个位置处的所述对准信号的值将所述光纤的接收端与所述探测部分对准。

2.实施方案1，其中所述发射光学系统包括沿所述探测部分和所述接收端之间的光程设置的一个或多个透镜。

3.实施方案1或2，其中所述移动台包括平移台，所述平移台配置成使所述移动台在与所述光纤的接收端平行和/或与穿过所述探测部分的平面平行的平面内平移。

4.实施方案1-3中任一项，其还包括：

处理器；以及

存储器，所述存储器编码有用于以下操作的指令：

将所述移动台移动到所述多个位置；

对于每个位置，从所述光学探测器捕获所述对准信号的一个或多个相应值；

基于所述相应值确定对准位置；

将所述移动台移动到所述对准位置，使得所述探测部分与所述光纤的接收端对准。

5.实施方案4，其中所述对准信号的每个值包括以下中的一项或多项：

来自所述光学探测器的针对至少两根毛细管的平均信号；

来自所述光学探测器的针对至少三根毛细管的平均信号；

来自所述光学探测器的对应于至少两根毛细管之间的最高发射的信号。

6.根据权利要求4所述的系统，其中将存储器进一步编码以评估对应于来自一根或多根毛细管的发射的来自所述光学探测器的信号是否是噪声信号和/或不是由水分子的拉曼散射产生的信号。

7.实施方案1-6中任一项，其还包括第一电极和第二电极，所述电极配置成在所述毛细管上产生电势。

8.实施方案1-7中任一项，其中每根光纤均包括所述接收端处围绕所述光纤的外涂层，所述光纤的外涂层配置成反射和/或吸收来自发射信号的光，其中所述外涂层不存在于每根光纤的所述探测部分内。

9.实施方案1-8中任一项，其中所述毛细管联接到所述毛细管支架上，使得每根毛细管沿着所述探测部分外的部分接触所述多根毛细管中的相邻毛细管。

10.实施方案10包括一种用于分离生物分子的系统，所述系统包括：

配置成分离样品中的生物分子的多根毛细管，每根毛细管均包括探测部分，所述探测部分配置成将电磁辐射传递到所述毛细管中；

毛细管支架，所述毛细管联接到所述毛细管支架上，使得所述探测部分相对于彼此固定地定位；

产生电磁辐射源光束的辐射源，其配置成照射所述探测部分；

配置成容纳所述毛细管支架的基座，所述基座包括配置成反射所述源光束并引导所述源光束通过所述多根毛细管的镜子。

11.实施方案10，其还包括：

光学探测器；

发射光学系统，其配置为从所述多根毛细管接收发射信号并将所述发射信号引导至所述光学探测器。

12.实施方案10，其还包括：

光谱仪，其包括色散光学元件和光学探测器；

发射光学系统，其配置为从所述多根毛细管接收发射信号并将所述发射信号引导至所述光学探测器。

13.实施方案13包括一种用于分离生物分子的系统，所述系统包括：

配置成分离样品中的生物分子的多根毛细管，每根毛细管均包括探测部分，所述探测部分配置成将电磁辐射传递到所述毛细管中；

产生电磁辐射源光束的辐射源，其配置成照射所述探测部分；

其中所述源光束具有沿偏振轴设置的线性偏振；

其中所述探测部分内的所述源光束的偏振轴垂直于所述毛细管平面。

14.实施方案14包括一种分离生物分子的方法，其包括：

提供多根毛细管，每根毛细管均包括探测部分，所述毛细管联接到毛细管支架上，使得探测部分相对于彼此固定地定位；

提供与所述多根毛细管中相应的一根相对应的多根光纤，每根光纤均包括接收端，所述接收端配置成接收来自相应的一个探测部分的发射，所述光纤联接到光纤支架上，使得所述接收端相对于彼此固定地定位；

通过将至少一根毛细管的所述探测部分内的发射通过相应的至少一根光纤传输到所述光学探测器，产生来自光学探测器的对准信号的值；

将所述毛细管支架或所述光纤支架一次或多次移动到一个或多个不同位置；

在所述一个或多个位置中的每一处，通过将所述至少一根毛细管的所述探测部分内的发射通过所述至少一根光纤传输到所述光学探测器，产生来自所述光学探测器的对准信号的相应值；

基于所述对准信号的值将所述毛细管与所述多根光纤的接收端对准。

15.实施方案14，其还包括：

提供发射光学系统，其配置为将来自每个所述探测部分的发射引导至所述相应光纤的接收端；并且

将以下的至少一个一次或多次移动到一个或多个位置：所述毛细管支架或所述光纤支架，或所述发射光学系统。

16.实施方案14-15中任一项，其中通过所述毛细管中所含的聚合物溶液内的水分子的拉曼散射发射产生所述对准信号的值。

17.实施方案14-16中任一项，其中所述对准信号的值包括来自单根毛细管的发射。

18.实施方案14-17中任一项，其中所述对准信号的值包括来自一根以上毛细管的发射的平均值。

19.实施方案14-18中任一项，其还包括：

将含有荧光分子的一个或多个样品装载到所述多根毛细管中；

通过在所述毛细管上产生电势，使所述一个或多个样品扩散通过所述毛细管；

用电磁辐射源光束照射每个探测部分，以产生来自每个所述探测部分的多个发射信号；

基于所述多个发射信号确定分子的核苷酸序列。

21.实施方案21包括一种用于分离生物分子的系统，所述系统包括：

配置成分离样品中的生物分子的多根毛细管，所述毛细管包括光学探测区；

毛细管支架，所述毛细管联接到所述毛细管支架上，使得所述光学探测区内所述毛细管的位置相对于彼此固定地定位；

与所述多根毛细管相对应的多根光纤，每根光纤均包括接收端，所述接收端配置成接收来自所述光学探测区内相应的毛细管的发射；

光纤支架，所述光纤联接到所述光纤支架上，使得所述光纤的接收端相对于彼此固定定位；

任选地，发射光学系统配置为将来自所述光学探测区内每根毛细管的发射引导至相应光纤的接收端；

光学探测器，其配置为当来自至少一根毛细管的发射通过相应的至少一根光纤传输到所述光学探测器上时产生对准信号；

移动台，其与毛细管支架、光纤支架或任选发射光学系统的至少一部分中的一个或多个联接；

其中所述移动台和所述光学探测器配置成基于移动台的多个位置处的对准信号的值将光纤的接收端与毛细管对准。

22.实施方案21，其中所述发射光学系统包括沿所述光学探测区和所述接收端之间的光程设置的一个或多个透镜。

23.实施方案21或22，其中所述移动台包括平移台，所述平移台配置成使所述移动台在与所述光纤的接收端平行和/或与穿过所述光学探测区内的每根毛细管的平面平行的平面内平移。

24.实施方案21-23中任一项，其还包括：

处理器；以及

存储器，所述存储器编码有用于以下操作的指令：

从所述光学探测器捕获针对来自所述至少一根毛细管的光学探测区内的发射的第一对准信号；

将所述移动台移动到一个或多个不同位置；

对于所述一个或多个不同位置中的每一个，从光学探测器捕获针对来自所述至少一根毛细管的光学探测区内的发射的一个或多个相应对准信号；

基于所述对准信号确定对准位置；

将所述移动台移动到所述对准位置，使得所述光学探测区内的毛细管与所述多根毛细管的接收端对准。

25.实施方案24，其中所述对准信号包括以下中的一项或多项：

来自所述光学探测器的针对至少两根毛细管的平均信号；

来自所述光学探测器的针对至少三根毛细管的平均信号；

来自所述光学探测器对应于至少两根毛细管之间的最高发射的信号。

26.根据权利要求24所述的系统，其中将存储器进一步编码以评估对应于来自一根或多根毛细管的发射的来自所述光学探测器的信号是否噪声信号和/或不是由水分子的拉曼散射产生的信号。

27.实施方案21-26中任一项，其还包括第一电极和第二电极，所述电极配置成在所述毛细管上产生电势。

28.实施方案21-27中任一项，其中每根光纤均包括所述接收端处围绕所述光纤的外涂层，所述光纤的外涂层配置成反射和/或吸收来自发射信号的光。

29.实施方案21-28中任一项，其中所述毛细管联接到所述毛细管支架上，使得每根毛细管沿着所述光学探测区外的部分接触所述多根毛细管中的相邻毛细管。

30.实施方案30包括一种用于分离生物分子的系统，所述系统包括：

配置成分离样品中的生物分子的多根毛细管，所述毛细管包括光学探测区；

毛细管支架，所述多根毛细管固定地附接到所述毛细管支架上；

产生电磁辐射源光束的光源，其配置为照射所述光学探测区内的所述多根毛细管；

配置成容纳所述毛细管支架的基座，所述基座包括配置成反射所述源光束并引导所述源光束通过所述多根毛细管的镜子。

31.实施方案30，其还包括：

光学探测器；

发射光学系统，其配置为从所述多根毛细管接收发射信号并将所述发射信号引导至所述光学探测器。

32.实施方案30，其还包括：

一种光谱仪，其包括色散光学元件和光学探测器；

发射光学系统，其配置为从所述多根毛细管接收发射信号并将所述发射信号引导至所述光学探测器。

33.实施方案33包括一种用于分离生物分子的系统，所述系统包括：

配置成分离样品中的生物分子的多根毛细管，所述毛细管包括限定毛细管平面的光学探测区；

产生电磁辐射源光束的光源，其配置为照射所述光学探测区内的所述多根毛细管；

其中每个所述源光束都具有沿偏振轴设置的线性偏振；

其中所述光学探测区内的所述源光束的偏振轴垂直于所述毛细管平面。

34.实施方案34包括一种分离生物分子的方法，其包括：

提供包括光学探测区的多根毛细管，所述毛细管联接到毛细管支架上，使得所述毛细管在所述光学探测区内的部分相对于彼此固定地定位；

提供与所述多根毛细管中相对应的多根光纤，每根光纤均包括接收端，所述接收端配置成接收来自光学探测区内的相应毛细管的发射，所述光纤联接到光纤支架上，使得所述接收端相对于彼此固定地定位；

通过将至少一根毛细管的所述光学探测区内的发射通过相应的至少一根光纤传输到所述光学探测器，产生来自光学探测器的第一对准信号；

将所述毛细管支架或所述光纤支架中的至少一个一次或多次移动到一个或多个不同位置；

在所述一个或多个位置中的每一处，通过将来自所述至少一根毛细管的所述光学探测区内的发射通过所述至少一根光纤传输到所述光学探测器，产生来自所述光学探测器的相应对准信号；

基于所述对准信号将所述毛细管与所述多根毛细管的接收端对准。

35.实施方案34或35，其还包括：

提供发射光学系统，发射光学系统配置为将来自所述光学探测区内每根毛细管的发射引导至相应光纤的接收端；

将以下的至少一个一次或多次移动到一个或多个位置：所述毛细管支架或所述光纤支架，或所述发射光学系统。

36.实施方案34-35中任一项，其中通过所述毛细管中所含的聚合物溶液内的水分子的拉曼散射发射产生所述对准信号。

37.实施方案34-36中任一项，其中所述对准信号包括来自单根毛细管的发射。

38.实施方案34-37中任一项，其中所述对准信号包括来自一根以上毛细管的发射的平均值。

39.实施方案34-38中任一项，其还包括：

将含有荧光分子的一个或多个样品装载到所述多根毛细管中；

通过在所述毛细管上产生电势，使所述一个或多个样品扩散通过所述毛细管；

用电磁辐射源光束照射光学探测区内的每根毛细管，以产生来自每根毛细管的发射信号；

将来自至少一个光斑的发射信号接收到至少一根光纤中。

以上以完整、清楚、简明和精确的术语呈现了对实现本发明所考虑到的最佳模式，以及制造和使用本发明的方式和过程的描述，使得本发明所属领域的任何技术人员都能够制造和使用本发明。然而，本发明易于由上述讨论产生完全等同的修改和替换结构。因此，并非旨在将本发明限制于所公开的特定实施方案。相反，本发明的目的是涵盖落入本发明精神和范围内的修改和替代结构，本发明精神和范围通常由所附权利要求表达，其特别指出并清楚地要求保护本发明的主题。

Claims (23)

1.一种用于分离和探测生物分子的系统，所述系统包括

配置为分离样品中的生物分子的多根毛细管，每根毛细管包括探测部分，所述探测部分配置成将电磁辐射传递到所述毛细管中；

毛细管支架，所述多根毛细管联接到所述毛细管支架上，使得所述探测部分相对于彼此固定地定位；

产生电磁辐射源光束的辐射源，其配置成照射所述探测部分；

光学接口，其上安装有镜子；

其中：

所述光学接口和所述毛细管支架被成形为彼此接合；和

所述镜子被定位成当所述光学接口和所述毛细管支架彼此接合时引导所述源光束通过所述多根毛细管。

2.根据权利要求1所述的系统，进一步地，其中：

弹簧机械地联接到所述毛细管支架和所述光学接口中的至少一个，使得当所述光学接口与所述毛细管支架接合时，所述毛细管支架和所述光学接口在彼此上施加与所述弹簧的压缩量有关的接触力。

3.根据权利要求1所述的系统，其中：

所述辐射源和所述光学接口安装在仪器结构上；

所述多个毛细管及毛细管支架安装于盒结构上；并且

所述盒结构能够插入到所述仪器结构中以将所述毛细管支架与所述光学接口接合，并且能够从所述仪器结构移除以使所述毛细管支架与所述光学接口脱离接合。

4.根据权利要求1所述的系统，还包括：

光学探测器；和

发射光学系统，被配置为从所述多根毛细管接收发射信号并将所述发射信号引导至所述光学探测器。

5.根据权利要求1所述的系统，还包括：

光谱仪，包括色散光学元件和光学探测器；和

发射光学系统，被配置为从所述多根毛细管接收发射信号并将所述发射信号引导至所述光学探测器。

6.根据权利要求4所述的系统，还包括：

与所述多根毛细管相对应的多根光纤，每根光纤包括接收端，所述接收端配置为接收来自相应的一个探测部分的发射；和

光纤支架，所述光纤联接到所述光纤支架，使得所述光纤的接收端相对于彼此固定定位；

其中，所述光学探测器被配置为当来自所述多根毛细管中的至少一根的发射通过所述多根光纤的相应的至少一根光纤传输到所述光学探测器上时产生对准信号。

7.根据权利要求6所述的系统，还包括：

移动台，其配置为移动所述毛细管支架、所述光纤支架或所述发射光学系统的至少一部分中的一个或多个到多个位置，

其中，所述移动台配置为基于所述多个位置处的所述对准信号的值将所述光纤的接收端与所述探测部分对准。

8.根据权利要求7所述的系统，其中，所述发射光学系统包括沿所述探测部分和所述接收端之间的光程设置的一个或多个透镜。

9.根据权利要求7所述的系统，其中，所述移动台包括平移台，所述平移台配置成使所述移动台在与所述光纤的接收端平行和/或与穿过所述探测部分的平面平行的平面内平移。

10.根据权利要求7所述的系统，还包括：

处理器；以及

存储器，所述存储器编码有指令，当所述指令被所述处理器执行时引起包括以下操作的操作：

将所述移动台移动到所述多个位置；

对于每个位置，从所述光学探测器捕获所述对准信号的一个或多个相应值；

基于所述相应值确定对准位置；以及

将所述移动台移动到所述对准位置，使得所述探测部分与所述光纤的接收端对准。

11.根据权利要求10所述的系统，其中所述对准信号的每个值包括以下中的一项或多项：

来自所述光学探测器的针对至少两根毛细管的平均信号；

来自所述光学探测器的针对至少三根毛细管的平均信号；以及

来自所述光学探测器的对应于至少两根毛细管之间的最高发射的信号。

12.根据权利要求10所述的系统，其中所述存储器被进一步编码有指令，所述指令被由所述处理器执行时进行操作，所述操作进一步包括：评估对应于来自一根或多根所述毛细管的发射的来自所述光学探测器的信号是否是噪声信号和/或不是由水分子的拉曼散射产生的信号。

13.根据权利要求7所述的系统，还包括第一电极和第二电极，所述电极配置成在所述毛细管上产生电势。

14.根据权利要求7所述的系统，其中每根光纤包括所述接收端处围绕所述光纤的外涂层，所述光纤的外涂层配置成反射和/或吸收来自发射信号的光，其中所述外涂层不存在于每根光纤的所述探测部分内。

15.根据权利要求7所述的系统，其中所述毛细管联接到所述毛细管支架，使得每根毛细管沿着所述探测部分外的部分接触所述多根毛细管中的相邻毛细管。

16.一种分离和探测生物分子的方法，其包括：

提供多根毛细管，每根毛细管包括探测部分，所述毛细管联接到毛细管支架，使得所述探测部分相对于彼此固定地定位；以及

提供产生电磁辐射源光束的辐射源，其被配置为照射所述探测部分；和

使光学接口与毛细管支架接合，所述光学接口包括位于其中的镜子，以当光学接口和所述毛细管支架接合时引导所述源光束通过所述多根毛细管。

17.根据权利要求16所述的方法，其中弹簧机械地耦合到所述光学接口和所述毛细管支架中的至少一个，使得当光学接口和所述所述毛细管支架接合时，所述弹簧的压缩量与所述光学接口和所述所述毛细管支架之间的接触力相关。

18.根据权利要求16所述的方法，还包括：

提供与所述多根毛细管中相应的一根相对应的多根光纤，每根光纤包括接收端，所述接收端配置成接收来自探测部分的相应的一个探测部分的发射，所述光纤联接到光纤支架上，使得所述接收端相对于彼此固定地定位；

通过将至少一根毛细管的所述探测部分内的发射通过相应的至少一根光纤传输到光学探测器，产生来自所述光学探测器的对准信号的值；

将所述毛细管支架或所述光纤支架一次或多次移动到一个或多个不同位置；以及

在所述一个或多个位置中的每一处，通过将所述至少一根毛细管的所述探测部分内的发射通过所述至少一根光纤传输到所述光学探测器，产生来自所述光学探测器的对准信号的相应值；

基于所述对准信号的值将所述毛细管与所述多根光纤的接收端对准。

19.根据权利要求18所述的方法，还包括：

提供发射光学系统，其配置为将来自每个所述探测部分的发射引导至所述相应光纤的接收端；并且

将以下的至少一个一次或多次移动到一个或多个位置：所述毛细管支架或所述光纤支架，或所述发射光学系统。

20.根据权利要求18所述的方法，其中通过所述毛细管中所含的聚合物溶液内的水分子的拉曼散射发射产生所述对准信号的值。

21.根据权利要求18所述的方法，其中所述对准信号的值包括来自单根毛细管的发射。

22.根据权利要求18所述的方法，其中所述对准信号的值包括来自一根以上毛细管的发射的平均值。

23.根据权利要求18所述的方法，还包括：

将含有荧光分子的一个或多个样品装载到所述多根毛细管中；

通过在所述毛细管上产生电势，使所述一个或多个样品扩散通过所述毛细管；

用电磁辐射源光束照射每个探测部分，以产生来自每个所述探测部分的多个发射信号；

基于所述多个发射信号确定分子的核苷酸序列。