本发明涉及dna分析检测领域，尤其涉及一种一体化dna分析仪。
背景技术：
dna分析技术有着广阔的应用领域。在基础研究领域，dna分析主要应用于基因组测序、基因表达谱分析、基因突变及多态性分析等；在临床医学领域，可以进行临床疾病的诊断、药物研发；在司法鉴定领域，可进行个体识别和亲子鉴定；在农业领域，可进行动植物杂交育种研究、转基因食品安全检测。
其中，以法医领域为例，随着科技的发展，法医dna检测技术在公安一线已成为个体识别、打击犯罪不可或缺的科学利器。几十年来，法医dna检测技术经历了多位点dna指纹图分析技术、扩增片段长度多态性分析技术、线粒体dna检测技术三大技术革命。目前已发展到以荧光标记多基因座str复合扩增检测技术、线粒体dna检测技术和snp分析技术为主导的技术体系。
以上这些技术的实现离不开相应的检测平台，法医dna检测仪器的发展决定了各种法医dna检测技术的实用性能和发展速度。因此，该类仪器逐渐成为法庭科学领域和分析仪器领域的研究热点。但现有设备大都存在着不同程度的缺陷，如对操作的专业性要求比较高，不适于非专业人员使用，短期内在常规的法医dna检测设备中难以进行大规模的应用和推广。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种具有功能集成化、操作简单化、使用灵活化、检测快捷化和移动便携化的一体化dna分析仪。
为实现上述目的，本发明的一体化dna分析仪的具体技术方案为：
一种一体化dna分析仪，其中，包括分析仪壳体，分析仪壳体内部设置有样本处理系统和毛细管电泳系统；样本处理系统包括样本提取区、pcr反应区和移液器，移液器可在样本提取区、pcr反应区之间移动，以在样本提取区完成样本的dna提取和在pcr反应区完成提取后的dna的pcr反应，pcr反应区中设置有电泳组件；毛细管电泳系统包括毛细管组件，毛细管组件的阴极端设置有运动平台组件，运动平台组件可将pcr反应区中的电泳组件与毛细管组件的阴极端相连，毛细管组件的阳极端与灌胶组件相连，毛细管组件的检测窗口处设置有光学检测组件。
本发明的一体化dna分析仪具有以下优点：
1)dna检测分析的各步骤都集成在一个小型化设备上，操作方便，检测快捷，在保证精确性的前提下，极大地提高了dna检测的效率，同时，集成式小型化设备也极大地提高了移动的便携性，扩大了可应用场所的范围。
2)从样本到结果，用户无需在标准的pcr实验室里进行操作，dna提取过程、pcr过程、pcr产物混合及毛细管电泳过程、信号检测过程等都可自动化进行,而且还具备试剂短期保存功能，可广泛应用于公安、司法、临床等领域。
附图说明
图1为本发明的一体化dna分析仪的正面视图；
图2为本发明的一体化dna分析仪的背面视图；
图3为图1中的样本处理系统的结构示意图；
图4为图3中的处理装置的俯视图；
图5为图4中的pcr反应区的立体图；
图6为图5中的pcr反应组件的拆分图；
图7为图6中的金属反应槽和温控单元的装配立体图；
图8为图5中的位移组件的立体图；
图9为图3中的移液装置的立体图；
图10为图9中的移液装置的局部放大图；
图11为图9中的移液器的立体图；
图12为图9中的移液器的另一实施例的立体图；
图13为图9中的磁吸移液器的立体图；
图14为图13中的磁吸移液器的局部拆分图；
图15为图13中的磁吸组件的立体图；
图16为图13中的磁吸移液器的工作状态图一；
图17为图13中的磁吸移液器的工作状态图二；
图18为图1中的毛细管电泳系统的结构示意图；
图19为图18中的毛细管组件的拆分图；
图20为图18中的运动平台组件的立体图；
图21为图18中的灌胶组件的立体图；
图22为图18中的灌胶组件的另一实施例的立体图；
图23为图22中的灌胶组件的拆分图；
图24为图18中的灌胶组件的又一实施例的正面视图；
图25为图24中的灌胶组件的背面视图；
图26为图24中的灌胶组件的主体部分的正面视图；
图27为图24中的灌胶组件的主体部分的背面视图；
图28为图26中的支撑元件的立体图；
图29为图26中的储存元件的立体图；
图30为图26中的胶块元件的正面视图；
图31为图26中的胶块元件的背面视图；
图32为图26中的胶块元件的纵向剖视图；
图33为图26中的胶块元件的横向剖视图；
图34为图18中的光学检测组件的正面视图；
图35为图18中的光学检测组件的背面视图；
图36为图18中的光学检测组件的光路图。
具体实施方式
为了更好的了解本发明的目的、结构及功能，下面结合附图，对本发明的一种一体化dna分析仪做进一步详细的描述。
相较于传统的dna分析设备，本发明的一体化dna分析仪集成了样本提取、pcr反应、电泳分离、荧光检测等dna分析过程中的几乎全部步骤，使dna的分析过程可在一个整体设备中完成，极大提高了设备的使用场景，可广泛应用于公安、司法、临床等领域。
如图1和图2所示，按照功能区域划分，本发明的一体化dna分析仪包括样本处理系统1和毛细管电泳系统2，样本处理系统1和毛细管电泳系统2设置在分析仪壳体(图中未示)的内部，构成了一个小型化的dna分析仪。其中，样本处理系统1用于对样本进行dna提取和提取后的pcr反应；毛细管电泳系统2用于实现反应物的毛细管电泳以及检测分析。另外，应注意的是，本发明的一体化dna分析仪中还相应的设置有控制系统、电源系统等辅助性结构，以达到设备运行的自动化。
样本处理系统1
如图3至图17所示，其为本发明中的样本处理系统的一优选实例。该实施例中，样本处理系统1包括处理装置100和移液装置200，其中，处理装置100包括安装底板110，安装底板110上设置有样本提取区120和pcr反应区130，样本提取区120可以对样本进行dna提取，pcr反应区130可以对提取后的dna进行pcr反应；移液装置200包括支撑框架210、移动装置220和移液器230，支撑框架210设置在处理装置100的上方，移动装置220设置在支撑框架210上，移液器230可由移动装置220带动在支撑框架210上移动，以实现样本提取、pcr反应过程中的样本、试剂等物质在处理装置中的转移。由此，本发明的样本处理系统通过处理装置和移液装置的配合使用，可以实现样本处理的一体化作业。
进一步，如图4至图8所示，其为本发明中的处理装置的一优选实例。该实施例中，处理装置100包括安装底板110，其中，安装底板110为一整体组件，安装底板110上设置有隔板150，隔板150的一侧为样本提取区120，另一侧为pcr反应区130，由此，通过中间设置隔板150，可以使样本提取区120和pcr反应区130相对独立，减少相互污染的发生。
进一步，样本提取区120用来对样本进行dna提取，包括试剂存储组件121、样本提取组件122、枪头存放组件123和废弃物存放组件124。其中，试剂存储组件121可常温保存多种试剂，如磁珠、裂解液、结合液、洗涤液、漂洗液、洗脱液、异丙醇、无水乙醇、蛋白酶k等，应注意的是，根据不同的需求情况，试剂存储组件中所含试剂数量、种类会有所不同。
进一步，样本提取组件122包括一个或多个反应孔，以满足不同通量需求，反应孔下方设置有温控模块，温控模块可对提取反应进行加热或降温。其中，样本提取组件中的dna提取可采用下述方式实现：1)与后面将要描述的磁吸移液器配合使用，利用磁珠法提取dna；2)与后面将要描述的普通移液器配合使用，并对应设置可移动磁棒等磁性装置，利用磁珠法提取dna。应注意的是，本发明中对于具体的提取方式并不做过多的限制，只要能够利用本发明的装置方便地完成dna的提取即可，上述方式仅为优选实例。
进一步，枪头存放组件123用于放置样本提取过程中可能用到的多种规格的枪头；废弃物存放组件124用于存放使用后的枪头。在进行样本提取操作时，移液器可直接从枪头存放组件中取用目标枪头，移液完成后亦可直接将枪头弃置到废弃物存放组件中，操作方便，节省了操控时间，提高了本发明的样本处理系统的自动化程度。
应注意的是，根据实际需要，也可将样本提取区120中的样本提取组件122与试剂储存组件121合并，也即，将反应试剂直接存放在反应孔里，当进行提取反应的时候，直接把样本加入到含有试剂的反应孔里即可，省略了从试剂储存组件向样本提取组件加试剂的过程。
进一步，如图4和图5所示，pcr反应区130用来对提取后的dna进行pcr反应，包括pcr反应组件131、低温试剂存储组件132、枪头存放组件133和废弃物存放组件134。其中，枪头存放组件133和废弃物存放组件134与上面描述的样本提取区120中的结构、功能类似，不再赘述。
进一步，pcr反应组件131包括反应槽单元和温控单元，其中，反应槽单元为pcr反应的承载容器，温控单元与反应槽单元相连，用于对反应槽单元中的pcr反应温度进行控制。具体来说，如图6示，反应槽单元包括金属反应槽136和活动设置在金属反应槽136上方的温控反应盖137，其中，金属反应槽136优选采用金、银、铝等导热性良好的金属制成，金属反应槽136上形成有多个反应管插接孔，pcr反应管可插入到反应管插接孔中，以完成pcr反应。
进一步，如图6所示，温控反应盖137设置在金属反应槽136的上方，其中，金属反应槽136的一侧设置有电机和转动轴，电机可驱动转动轴旋转，温控反应盖137与转动轴相连，在电机的驱动下，温控反应盖137可相对于金属反应槽136打开和关闭，以在进行pcr反应时用于密封金属反应槽136上插入的pcr反应管，保证pcr反应的顺利进行。此外，温控反应盖137中还设置有加热组件，在pcr反应时，金属反应槽136受温控单元的作用，会对pcr反应管中的反应液进行加热，为了避免反应液挥发到温控反应盖137中，可同时启动温控反应盖137中的加热组件，以保证pcr反应的正常进行。
进一步，如图6和图7所示，温控单元包括tec(thermoelectriccooler)温控组件138，金属反应槽136设置在tec温控组件138的上方，tec温控组件138可对金属反应槽136的温度进行调节，以满足pcr反应的温度要求。优选的是，由于tec温控组件138的降温速率无法满足pcr反应的降温要求，tec温控组件138的下方还设置有散热器139，其中，散热器139的底部形成有传热槽，传热片140的一端设置在传热槽中，另一端与散热风扇141相连。由此，当需要对金属反应槽136进行散热时，启动散热风扇141，散热风扇141吹出的散热气流会通过传热片140，以通过传热片140、散热器139对tec温控组件138进行辅助降温，达到pcr反应的降温要求。此外，散热风扇141还可将装置内可能产生的气溶胶定向排放出去，例如排放到装置外部的气溶胶处理装置中等，以便提供良好的反应环境。
进一步，低温试剂存储组件132用于储存pcr反应或后续毛细管电泳反应所需的试剂，如pcr酶液、pcr引物、pcr模板、pcr缓冲液、dntp、甲酰胺等。其中，本实施例中的低温试剂存储组件132可选用与pcr反应组件131类似的结构，即也可包括储存槽单元和温控单元，区别在于pcr反应组件131中的反应槽单元的温控反应盖137具有加热功能，而低温试剂存储组件132中的储存槽单元的密封保温盖只具有保温功能，这是因为低温试剂存储组件132只需对pcr反应试剂或毛细管电泳反应试剂进行低温保存即可，无需进行加热等处理。
进一步，pcr反应区130中还设置有电泳组件135，以便与后续的毛细管电泳系统相配合使用。其中，电泳组件135设置在安装底板110上，主要用于存放毛细管电泳过程中使用的阴极缓冲液、水、样本等物质，例如可包括样本管、清洗管和缓冲液管，样本管内可加入样本，作为毛细管电泳的分析物；清洗管内可加入纯水，用于毛细管的清洗；缓冲液管内可加入缓冲液，用于进行电泳反应。应注意的是，本发明的反应装置中的各组件在安装底板上的位置排布并非固定的，附图中仅为优选实例，根据不同的需求，可以灵活调整，如pcr反应组件、试剂存储组件的位置互换等。
进一步，为了方便地完成样本提取和pcr反应，本发明的反应装置可以设置为在y轴方向上可移动，以与移液装置中的移液器在x轴方向的移动相配合。其中，如图8所示，反应装置的安装底板110可设置在位移组件上，位移组件包括y轴电机161、y轴滑轨162、y轴滑块163、y轴托架164，y轴滑轨162固定设置在底座或其他形式的基座上，y轴滑块163滑动设置在y轴滑轨162上，y轴滑块163与y轴电机161的电机轴固定连接，电机轴可带动y轴滑块163沿y轴滑轨162往复移动，y轴托架164固定设置在y轴滑块163上，反应装置的安装底板110固定设置在y轴托架164上。由此，当需要驱动反应装置在y轴方向上移动时，y轴电机161的电机轴带动y轴滑块163沿y轴滑轨162移动，y轴滑块163通过y轴托架164带动安装底板110及上面的各组件移动。
此外，根据实际需要，本发明的反应装置还可以设置为在y轴和z轴方向上皆可移动，以与移液装置200中的移液器230在x轴方向的移动相配合，实现三维移动，关于z轴方向的移动结构可参考上述y轴方向的移动结构来设计或采用本领域中常用的z轴移动结构，本发明中不在详细描述。
进一步，如图9至图17所示，其为本发明中的移液装置的一优选实例。该实施例中，移液装置200包括支撑框架210、移动装置220和移液器230。其中，支撑框架210为龙门架式结构，包括竖向设置的两根支撑柱，以及横向设置在两根支撑柱之间的横梁。其中，应注意的是，支撑框架210的具体形状及尺寸可以根据安装底板110的不同布置形式来灵活设计，并不局限于图中所示。
进一步，如图10所示，移动装置220包括移动电机221、连接件222、滑块223和滑轨224，其中，移动电机221固定设置在支撑框架210上，本实施例中，移动电机221具体是设置在支撑框架210中支撑柱和横梁的连接处，电机轴的长度延伸方向与横梁的长度延伸方向相互平行；连接件222与电机轴固定连接，可在电机轴的带动下往复移动；滑块223的一侧固定设置在连接件222上，另一侧与滑轨224滑动连接，滑轨224固定设置在支撑框架210中的横梁上，移液器230固定设置在滑块223上。由此，当需要对移液器230进行移动时，启动移动电机221，通过电机轴带动连接件222移动，连接件222在移动的同时带动滑块223沿滑轨224移动，进而实现对滑块223上的移液器230的移动。
进一步，为了提高移液效率，本实施例中设置有两个移液器230，如图9所示，对应于两个移液器230，支撑框架210上设置有两个移动装置220，两个移动装置220分别设置在支撑框架210的两端，也即，分别设置在两根支撑柱与横梁的连接处。两个移液器230分别设置在两个移动装置220上，根据实际需要，可选择性地操控其中一个或同时操控两个移液器230，以高效地完成移液操作。
进一步，为了控制移动过程中移液器230的移动范围，还可设置有限位开关240，其中，如图10所示，限位开关240中的第一限位组件设置在移动电机221的位置处，第二限位组件设置在连接件222上，当电机轴带动连接件222朝向靠近移动电机221的方向移动时，第一限位组件和第二限位组件也会逐渐靠近，并在移液器230到达极限位置时相互接触，实现对移液器230位移行程的控制，避免移动过程中对移液器230造成损伤。
进一步，如图11所示，其为本发明中的移液器的一优选实例。该实施例中，移液器300包括底板310，以及设置在底板310上的注射电机320、注射器330和卸枪头组件。其中，底板310为板状结构，是移液器300的基础件，移液器300的各组件设置在底板310上，底板310固定设置在上述移液装置的移动装置上，进而由移动装置来实现移液器的往复移动。
进一步，注射器330和注射电机320分别固定设置在底板310上，注射器330的推杆与电机轴相连，枪头与注射器330相连，优选的是，注射器330包括注射器本体，注射器本体的一端设置有第一连接件，第一连接件与注射电机320的电机轴相连，注射器本体的另一端设置有第二连接件，第二连接件与枪头350相连。由此，当需要吸取目标液体时，启动注射电机320，电机轴带动注射器330的推杆上行，为枪头350提供吸力，以吸取目标液体；当需要排出枪头350中的目标液体时，启动注射电机320，电机轴带动注射器330的推杆下行，以对枪头350中的目标液体施加推力，将目标液体从枪头350中推出。
进一步，卸枪头组件包括支撑杆341，底板310上固定设置有第一挡板342和第二挡板343，支撑杆341设置在第一挡板342和第二挡板343之间，支撑杆341的一端与第一挡板342固定连接，另一端与第二挡板343固定连接，其中，支撑杆341的长度延伸方向与注射器330的长度延伸方向相互平行，第一挡板342靠近注射电机320设置，第二挡板343靠近枪头350设置，优选的是，支撑杆341为两根，分别设置在注射器330的两侧，以保证设备运行的稳定性。
进一步，支撑杆341上靠近第二挡板343的一侧套设有枪头压框，枪头压框为框架式结构，包括第一压板344和第二压板345，第一压板344和第二压板345之间设置有连接杆346。其中，第一压板344套设在支撑杆341上，位于第一挡板342和第二挡板343之间，连接杆346穿过第二挡板343设置，第二压板345位于第二挡板343和枪头350之间，也即，枪头压框相对于支撑杆341为活动设置，且可沿支撑杆341上下移动。
进一步，电机轴上设置有传动压板347，传动压板347与注射器330的推杆相连，电机轴可通过传动压板347带动注射器330的推杆上行和下行。其中，传动压板347套设在支撑杆341上，可相对于支撑杆341往复移动，支撑杆341上还套设有传动套管348，传动套管348位于传动压板347和枪头压框上的第一压板344之间，传动压板347沿支撑杆341下行时，可推动传动套管348沿支撑杆341下行，以推动第一压板344沿支撑杆341下行，进而使枪头压框整体下行，以达到将枪头350从注射器330上卸下的目的。
进一步，底板310上还可设置有限位开关360，其中，如图11所示，限位开关360中的第一限位组件设置在底板310上与能够卸下枪头350的极限位置相对应的位置处，第二限位组件设置在传动压板347上，当电机轴带动传动压板347沿支撑杆341下行时，第一限位组件和第二限位组件会逐渐靠近，并在到达能够卸下枪头350的极限位置时相互接触，实现对传动压板347的位移行程的控制，避免移动过程中对移液器300的各组件造成损伤。
进一步，第一压板344和第二挡板343之间设置有复位弹簧349，优选的是，复位弹簧349套设在第一压板344和第二压板345之间的连接杆346上，复位弹簧349的一端与第一压板344相抵触，另一端与第二挡板343相抵触，复位弹簧349支撑在第一压板344和第二挡板343之间，以维持枪头压框和支撑杆341、第二挡板343的相对位置关系。由此，当传动压板347推动传动套管348沿支撑杆341下行时，传动套管348推动第一压板344朝向靠近第二挡板343的方向移动，也即枪头压框整体下行，此时复位弹簧349被压缩；当传动压板347沿支撑杆341上行并与传动套管348脱离时，复位弹簧349恢复到原始状态，此时复位弹簧349会推动第一压板344朝向远离第二挡板343的方向移动，也即枪头压框整体上行。
本实施例的移液器的具体工作原理为：1)安装枪头，在移动装置的带动下，移液器移动到枪头存放组件处，选择目标枪头并完成安装；2)吸取目标液体(试剂或样本等)，启动注射电机，电机轴通过传动压板带动注射器的推杆上行，目标液体便会被吸入与注射器相连的枪头中；3)推出目标液体，启动注射电机，电机轴通过传动压板带动注射器的推杆下行，目标液体便会从枪头中被推出；4)卸下枪头，在移动装置的带动下，移液器移动到废弃物存放组件处，电机轴继续推动传动压板沿支撑杆下行，传动压板与传动套管相接触，并推动传动套管沿支撑杆下行，传动套管推动枪头压框沿支撑杆下行，枪头压框中的第一压板与第二挡板之间的复位弹簧被压缩，枪头压框中的第二压板与枪头4相接触，并最终将枪头与注射器分离，枪头落入到废弃物存放组件中；5)装置复位，电机轴带动传动压板沿支撑杆上行，传动压板与传动套管分离，第一压板和第二挡板之间的复位弹簧恢复原状，以推动枪头压框沿支撑杆上行。
进一步，如图12所示，其为本发明的移液器的另一优选实例。该实施例中，移液器400包括容置壳体410、第一电机420、注射器430和卸枪头组件。其中，注射器430设置在容置壳体410内部；第一电机420设置在容置壳体410的外部，电机轴伸入到容置壳体410内部并与注射器本体的推杆相连，以控制注射器430的推杆的上行和下行；枪头450位于容置壳体410的外部，可通过枪头连接器与注射器430相连。
进一步，卸枪头组件包括第二电机441和枪头压板442，第二电机441设置在容置壳体410的内部，枪头压板442设置在容置壳体410的外部，电机轴伸出容置壳体410并与枪头压板442相连，枪头压板442位于枪头450和枪头连接器之间，电机轴可推动枪头压板442朝向靠近枪头450的方向移动，并最终将枪头450与注射器430分离。
本实施例的移液器的具体工作原理为：1)安装枪头，在移动装置的带动下，移液器移动到枪头存放组件处，选择目标枪头并完成安装；2)吸取目标液体，启动第一电机，电机轴带动注射器的推杆上行，目标液体便会被吸入与注射器相连的枪头中；3)推出目标液体，启动第一电机，电机轴带动注射器的推杆下行，目标液体便会从枪头中被推出；4)卸下枪头，在移动装置的带动下，移液器移动到废弃物存放组件处，启动第二电机，电机轴推动枪头压板朝向靠近枪头的方向移动，枪头压板与枪头相接触，并最终将枪头与注射器分离，枪头落入到废弃物存放组件中；5)装置复位，启动第二电机，电机轴带动枪头压板朝向远离枪头的方向移动。
进一步，如图13至图17所示，其为本发明中的磁吸移液器的优选实例。该实施例中，磁吸移液器500是在上述普通移液器的基础上增设磁吸组件520，具体来说，磁吸组件520设置在移液器的容置壳体510上与枪头550相对应的位置处，包括磁吸电机521、连接杆522和磁铁523，磁吸组件520可与移液器上的枪头550配合使用，以完成dna的提取操作。
进一步，移液器的容置壳体510上设置有固定件524，固定件524上设置有电机安装孔和电机轴容置孔，磁吸电机521上设置有电机连接孔，通过螺钉将固定件524上的电机安装孔和磁吸电机521上的电机连接孔相连，以使磁吸电机521固定设置在固定件524上，电机轴穿过固定件524上的电机轴容置孔设置，并可在电机轴容置孔中转动。
进一步，连接杆522的一端设置有电机轴连接孔，另一端设置有磁铁容置槽，电机轴穿过固定件524上的电机轴容置孔后与连接杆522上的电机轴连接孔固定连接，电机轴可带动连接杆522转动，磁铁523固定设置在磁铁容置槽中，可随连接杆522一起转动，以靠近或远离移液器400上的枪头550。
由此，如图16和图17所示，本实施例的磁吸移液器的工作原理为(以血液样本为例)：1)将血液样本添加到裂解液孔，使用磁吸移液器反复吸排；2)加热裂解液孔一段时间后，细胞会被裂解液破坏，释放出dna；3)使用磁吸移液器吸入裂解液孔中的溶液，排至磁珠混合液孔，使用磁吸移液器反复吸排；4)静置一段时间后，dna会与磁珠特异性结合；5)使用磁吸移液器吸入磁珠混合液孔中的溶液，溶液位于移液组件上的枪头中；6)启动磁吸电机，带动连接杆转动，以使连接杆上的磁铁靠近移液组件上的枪头，并吸附住枪头中的磁珠；7)将移液组件上的枪头中的溶液排至磁珠混合液孔，此时含有dna的磁珠被吸引在磁吸组件上的磁铁附近；8)将磁吸移液器移动到洗涤液孔，启动磁吸电机，带动连接杆转动，以使连接杆上的磁铁远离移液组件上的枪头，解除对枪头中的磁珠的吸附；9)使用磁吸移液器反复吸排，用来洗涤磁珠；10)启动磁吸电机，带动连接杆转动，以使连接杆上的磁铁靠近移液组件上的枪头，重新吸附住枪头中的磁珠；11)将移液组件上的枪头中的溶液排至洗涤液孔，此时含有dna的磁珠重新吸引在磁吸组件上的磁铁附近；12)将磁吸移液器移动到洗脱液孔，启动磁吸电机，带动连接杆转动，以使连接杆上的磁铁远离移液组件上的枪头，再次解除对枪头中的磁珠的吸附；13)使用磁吸移液器反复吸排洗脱液孔中的溶液，使含有dna的磁珠进入到洗脱液孔中；14)对洗脱液孔进行加热，使磁珠与dna分离；15)使用磁吸移液器吸入洗脱液孔中的溶液，启动磁吸电机，带动连接杆转动，以使连接杆上的磁铁靠近移液组件上的枪头，重新吸附住枪头中的磁珠；16)将移液组件上的枪头中的溶液排至dna样本孔，获得dna溶液。
毛细管电泳系统
如图18至图36所示，其为本发明中的毛细管电泳系统的一优选实例。该实施例中，毛细管电泳系统2包括安装支架，安装支架上设置有毛细管组件600，其中，安装支架上对应于毛细管组件600的阴极端的位置处设置有运动平台组件700，运动平台组件700可使上述pcr反应区130中的电泳组件135与毛细管组件600的阴极端相连，以根据需要将阴极缓冲液、水或样本与毛细管阴极端相接触；安装支架上对应于毛细管组件600的阳极端的位置处设置有灌胶组件800，灌胶组件800与毛细管组件600的阳极端相连，可根据需要将阳极缓冲液与毛细管阳极端相接触，将凝胶注入毛细管中；安装支架上对应于毛细管组件600的检测窗口的位置处设置有光学检测组件900，光学检测组件900与毛细管组件600的检测窗口相连，用于实现毛细管电泳的检测分析。
进一步，如图19所示，毛细管组件600包括防护元件、温度控制元件和毛细管630，温度控制元件和毛细管630设置在防护元件的内部，温度控制元件和毛细管630贴附在在一起。其中，毛细管630可以采用市售产品，如polymicrotechnologies(pt)公司生产的弹性熔融石英毛细管，一般是采用人造熔融石英半成品拉制而成，类似的也可以使用天热石英、硼硅玻璃、多种塑料或熔融硅材料合成物质来制造，这主要取决于实际的应用需求。
进一步，毛细管630作为电泳分离的载体，优选弯曲设置在防护元件的内部，形成平滑的弧度，达到电泳分离的最佳效果，当然，也可以将毛细管630采用其他方式置放在防护元件的内部，如直接将呈直线型的毛细管设置在防护元件的内部等。另外，本实施例中，一个毛细管组件内部仅设置有一根毛细管，但根据实际需要，如为了提高分析通量或分析效率等，也会采用将多根毛细管并行排列成毛细管束的形式，如将4根、8根、16根、24根或32根等数量的毛细管以阵列的形式设置在毛细管组件中，本发明中对此并不做具体限定。
进一步，防护元件主要是起到保护毛细管630的作用，包括第一壳体611和第二壳体612，第一壳体611和第二壳体612相互连接可以形成一个封闭式腔室，毛细管630直接置放在该封闭式腔室内部，由此，防护元件和毛细管630形成一个整体，这样不仅能够起到保护毛细管避免损伤的效果，而且还能有效改善毛细管的更换方式。优选的是，第一壳体611和第二壳体612的一端相互铰接，另一端可以打开，并能够采用锁扣形式进行锁合，以方便检修和更换毛细管。
进一步，温度控制元件包括顺次连接的加热片621、导热片622和绝缘片623，本实施例中，如图19所示，加热片621、导热片622和绝缘片623依次设置在毛细管630与第二壳体612之间，加热片621靠近第二壳体612，绝缘片623靠近毛细管630，其中，加热片621能够在电泳时保证毛细管630的温度，优选的是，加热片621处设置有温度传感器，以实时反馈加热片621的温度；导热片622能够使加热片621的温度均匀充分地传导到整个毛细管630；绝缘片623能够传导热量，并且在高压电泳时起到绝缘效果，防止电弧等放电现象的产生。此外，优选的是，毛细管630处也设置有温度传感器，以实时反馈毛细管630的温度。
可选择的是，温度控制元件也可采用热风循环的方式加热，具体为，毛细管装配在保温壳体中，保温壳体具有进风口与出风口，通过加热炉中的加热片与风扇产生热风，热风由进风口进入保温壳体内部腔室中，对保温壳体内部的毛细管进行加热，然后由出风口排出，重新进入加热炉，优选的是，可以通过检测加热片、进风口和出风口的温度来反馈调节温度。
进一步，如图20所示，运动平台组件700设置在安装支架上对应于毛细管组件600的阴极端的位置处，包括驱动电机710、滑块720、滑轨730、和承载平台740。其中，驱动电机710固定设置在安装支架上，驱动电机710的电机轴与滑块720相连，滑块720滑动设置在滑轨730上，滑轨730固定设置在安装支架上，滑块720与承载平台740相连，pcr反应区130中的电泳组件135可设置在承载平台740上，电泳组件135中根据需要可加入阴极缓冲液(电泳时的导电介质)、水(灌胶时排放废胶的介质)或样本等。
由此，驱动电机710可以驱动滑块720沿滑轨730向上移动，以带动滑块720上的承载平台740靠近毛细管组件600的阴极端，进而使毛细管阴极端与承载平台740上的电泳组件135中的试剂相接触；驱动电机710可以驱动滑块720沿滑轨730向下移动，以带动滑块720上的承载平台740远离毛细管组件600的阴极端，进而使承载平台740上的电泳组件135与毛细管组件600的阴极端分离，以方便更换电泳组件135。
此外，根据实际需要，运动平台组件上也可增加电机与滑轨等器件变为二维或三维运动平台，以增加自动化程度。例如，成为二维运动平台后，可不用手动更换试剂管，减少操作；而成为三维运动平台后，可排列多个试剂管，或8联排，或96孔板等，以实现连续上样的目的。
进一步，如图21所示，灌胶组件800设置在安装支架上对应于毛细管组件600的阳极端的位置处，包括灌胶电机801、滑块802、滑轨803、注射器804、胶块元件805和阳极缓冲液瓶806。其中，灌胶电机801固定设置在安装支架上，灌胶电机801的电机轴与滑块802相连，滑块802滑动设置在滑轨803上，滑轨803固定设置在安装支架上，滑块802与注射器804上的推杆相连，注射器804用于临时储存凝胶和实现毛细管灌胶。
进一步，胶块元件805固定设置在安装支架上，胶块元件805中设置有三条彼此连通的第一通道、第二通道和第三通道，其中，第一通道与注射器804相连通，第二通道与阳极缓冲液瓶806相连通，第三通道与毛细管630相连通，而且第二通道与阳极缓冲液瓶806之间设置有启闭阀门807，以控制第二通道与阳极缓冲液瓶806的连通或断开，阳极缓冲液瓶806用于临时储存阳极缓冲液，阳极缓冲液为电泳时的导电介质。
由此，当需要灌胶时，关闭胶块元件805中的第二通道与阳极缓冲液瓶806之间的启闭阀门807，使第二通道与阳极缓冲液瓶806处于断开状态，灌胶电机801驱动滑块802沿滑轨803向下移动，以通过滑块802推动注射器804中的推杆下行，进而使注射器804中的凝胶进入胶块元件805中的第一通道，并通过第三通道注入毛细管630，完成灌胶操作。
进一步，如图22和图23所示，其为本发明中的灌胶组件800的另一实施例。与上一实施例的区别在于，该实施例中，注射器804的外侧设置有制冷元件810，以能够长时间保存凝胶。具体来说，制冷元件810包括第一固定件811和第二固定件812，第一固定件811和第二固定件812相连，以形成封闭腔室，注射器804位于该封闭腔室中，注射器804的外侧包覆设置有导热件813，导热件813与tec制冷片814相连，导热件813的外侧包覆设置有保温件815，由此，通过tec制冷片814、导热件813可对注射器804中的温度进行调节，保温件815可以减少散热，提高温度调节效率。
此外，为了增加散热速率，优选的是，保温件815和第一固定件811上对应于tec制冷片814的位置处形成有开口，tec制冷片814通过该开口可与散热片816相连，散热片816与散热风扇817相连，由此通过散热风扇817和散热片816可以对tec制冷片814进行辅助降温，进一步提交温度调节效率。
进一步，如图24至图33所示，其为本发明中的灌胶组件的又一实施例。与上述实施例相比，本实施例中，对于储胶方式、胶块结构、灌胶方式等都进行了优化，以更加的集成化和自动化。
具体来说，本实施例中，灌胶组件包括支撑元件820、储存元件830和胶块元件840，其中，支撑元件820为基础组件，用于为整个灌胶组件提供框架支撑；储存元件830设置在支撑元件820上，包括凝胶储存腔831和缓冲液储存腔832，凝胶储存腔831中存放有毛细管电泳所需的凝胶，缓冲液储存腔832中存放有毛细管电泳所需的阳极缓冲液；胶块元件840中设置有多条连接通道，多条连接通道分别与缓冲液储存腔832、凝胶储存腔831、毛细管、灌注驱动元件850相连，以通过胶块元件840实现毛细管630中的凝胶灌注。
进一步，如图28所示，支撑元件820包括立柱821，立柱821上滑动设置有承载台822，储存元件830设置在承载台822上，其中，承载台822包括第一承载部823和第二承载部824，第一承载部823用于承载储存元件830中的缓冲液储存腔832，第二承载部824用于承载储存元件830中的凝胶储存腔831。此外，承载台822与驱动单元825相连，驱动单元825可带动承载台822沿立柱821上下移动，以方便对储存元件830的更换，本实施例中，驱动单元825可采用电机。
进一步，如图29所示，储存元件830为一体式结构，即凝胶储存腔831和缓冲液储存腔832相互连接成一个整体，由此，当需要对储存元件830进行更换时，电机驱动支撑元件820中的承载台822下降，从承载台822上取下一体式的储存元件830即可完成更换，方便省事。当然，根据实际需要，也可以将储存元件830做成分体式结构，即凝胶储存腔831和缓冲液储存腔832为两个相互独立的结构，这样可以增加使用的灵活性。
进一步，如图26和图27所示，凝胶储存腔831与制冷元件860相连，制冷元件860可对凝胶储存腔831中的温度进行控制，以保证凝胶的低温存储，本实施例中，制冷元件860设置在支撑元件820的第二承载部824上，凝胶储存腔831置放在第二承载部824上时即可与制冷元件860相接触。同时，凝胶储存腔831的外部还设置有保温元件870，保温元件870与制冷元件860配合使用可使凝胶得以长时间保存，避免了凝胶的频繁更换和加注，节省了工艺成本，同时仅需通过更换储存元件830即可实现凝胶的加注，降低了操作的复杂程度。应注意的是，制冷元件860和保温元件870都可以采用本领域中常用的制冷结构和保温材料，本发明中并不对此进行特别的限定。
进一步，如图30至图33所示，胶块元件840为块状结构，胶块元件840中设置有第一连接通道841、第二连接通道842、第三连接通道843和第四连接通道844，四条连接通道彼此连接，优选的是，如图32和图33所示，第一连接通道841、第二连接通道842、第三连接通道843和第四连接通道844有一个共同的连通汇集点845，通过该连通汇集点845实现彼此的连通。
进一步，第一连接通道841与凝胶储存腔831相连通，第二连接通道842与缓冲液储存腔832相连通，第三连接通道843与毛细管相连通，第四连接通道844与灌注驱动元件850相连通。其中，优选的是，第一连接通道841与凝胶储存腔831之间设置有单向阀(图中未示)，单向阀仅允许凝胶从凝胶储存腔831流入第一连接通道841；第二连接通道842与缓冲液储存腔832之间设置有启闭阀846，启闭阀846可以控制第二连接通道842与缓冲液储存腔832之间的连通和断开；灌注驱动元件850选用本领域中常用的注射器，如图25所示，以便为凝胶的灌注提供动力。
由此，当需要向毛细管中灌注凝胶时，关闭第二连接通道842与缓冲液储存腔832之间的启闭阀846，以使第二连接通道842与缓冲液储存腔832断开，驱动注射器以提供吸力，凝胶储存腔831中的凝胶便会通过单向阀流入第一连接通道841，进而经过连通汇集点845流入第四连接通道844和注射器804中；驱动注射器804以提供推力，第四连接通道844和注射器804中的凝胶便会经过连通汇集点845流入第二连接通道842和第三连接通道843，进而将缓冲液储存腔832与毛细管之间的通道中灌注上凝胶。
进一步，如图34至图36所示，其为光学检测组件的一优选实例。该实施例中，光学检测组件900设置在安装支架上对应于毛细管组件600的检测窗口的位置处，包括安装底板901，安装底板901为矩形结构，激光器902、第一反射镜903、第二反射镜904、聚焦透镜905、毛细管单元906、检测物镜907和第三反射镜908设置在安装底板901的边缘位置处，滤光片909、套筒透镜910和光谱仪911位于安装底板901的中间位置处。由此，光学检测组件900中的激发光束在位于安装底板的边缘位置处的各组件之间传播，并对毛细管单元906中的毛细管进行照射，以产生荧光，而产生的荧光则会在位于安装底板的中间位置处的各组件之间传播，最终进入到光谱仪中完成检测分析。
进一步，如图34和图35所示，激光器902设置在安装底板901的一侧边缘处，优选的是，激光器902沿安装底板901的第一长边侧912延伸设置，其中，激光器902用来提供激发光束916，激发光束916沿安装底板901的第一长边侧912传播，激发光可与毛细管中的荧光试剂发生作用，以产生荧光，实现毛细管电泳的光学检测。
进一步，安装底板901上靠近激光器902的发射端的位置处设置有第一反射镜903，其中，第一反射镜903的反射面与激光器902发出的激发光束916之间形成有第一反射夹角，第一反射夹角可使激发光束916通过第一反射镜903反射到后续的第二反射镜904上，优选的是，第一反射夹角为45°，以使激发光束916在第一反射镜903处呈直角反射。具体来说，如图34和图36所示，第一反射镜903设置在安装底板901的第一拐角处，也即，第一长边侧912和第一短边侧913的交界处，由此，激光器902沿安装底板901的第一长边侧912发出的激发光束916可经过第一反射镜903的反射而变成沿安装底板901的第一短边侧913传播的一次反射光束917。
进一步，如图35和图36所示，第二反射镜904设置在安装底板901的第二拐角处，也即，第一短边侧913和第二长边侧914的交界处，第一反射镜903反射出的一次反射光束917与第二反射镜904的反射面之间形成有第二反射夹角，第二反射夹角可使一次反射光束917通过第二反射镜904反射到后续的聚焦透镜905上，优选的是，第二反射夹角也为45°，以使一次反射光束917在第二反射镜904处同样呈直角反射。
进一步，如图35和图36所示，聚焦透镜905和毛细管单元906设置在安装底板901的第二长边侧914，其中，聚焦透镜905位于第二反射镜904和毛细管单元906之间，可接收第二反射镜904反射过来的二次反射光束918，并形成聚焦光束919后照射到毛细管单元906中的毛细管上，具体为毛细管上的光学检测窗口处，以产生荧光。具体来说，毛细管单元906可位于安装底板901的第三拐角处，也即，第二长边侧914和第二短边侧915的交界处。
进一步，检测物镜907与毛细管单元906设置在一起，具体来说，检测物镜907与毛细管上的光学检测窗口正对设置，以收集光学检测窗口处发出的荧光光束920。此外，第三反射镜908设置在检测物镜907的光线出口处，其中，第三反射镜908的反射面与检测物镜907发出的荧光光束920之间形成有第三反射夹角，第三反射夹角可使荧光光束920通过第三反射镜908反射到后续的滤光片909和套筒透镜910上，优选的是，第三反射夹角为45°，以使荧光光束920在第三反射镜908处呈直角反射。
进一步，套筒透镜910的光线入口处设置有滤光片909，光线出口与光谱仪911相连，其中，滤光片909用来将进入到套筒透镜910的三次反射光束921中的杂质光束(如激发光束等)过滤掉，以形成检测光束，保证检测分析的准确性；套筒透镜910用来将检测光束重新聚焦后传输到光谱仪911中；光谱仪911用来对聚焦后的检测光束进行光谱分析。
由此，如图36所示，本发明的光学检测组件900的工作过程为：1)激光器902发出激发光束916；2)激发光束916经过第一反射镜903的反射，形成一次反射光束917；3)一次反射光束917照射到第二反射镜904上，形成二次反射光束918；4)二次反射光束918照射到聚焦透镜905上，形成聚焦光束919；5)聚焦光束919照射到毛细管单元906中的毛细管上，产生荧光；6)检测物镜907收集毛细管中产生的荧光光束920；7)荧光光束920照射到第三反射镜908上，形成三次反射光束921；8)三次反射光束921照射到滤光片909上，形成检测光束；9)检测光束经过套筒透镜910聚焦后传输到光谱仪911中进行检测分析。
进一步，优选的是，第一反射镜903和第三反射镜908中的至少一个设置在可调节镜片台上，也即可通过可调节镜片台来调整第一反射镜903和第三反射镜908的角度，方便调试，减少装配精度要求，例如，当第二反射镜904的角度由于装配误差，装成了45.5度，则可以通过调整第一反射镜0.5度，使其光路进入透镜。其中，可调节镜片台可以采用本领域中常见的角度微调结构，本发明中并不对此做具体限定。
本发明中将dna检测分析的各步骤都集成在一个小型化设备上，操作方便，检测快捷，在保证精确性的前提下，极大地提高了dna检测的效率，同时，集成式小型化设备也极大地提高了移动的便携性，扩大了可应用场所的范围。
以上借助具体实施例对本发明做了进一步描述，但是应该理解的是，这里具体的描述，不应理解为对本发明的实质和范围的限定，本领域内的普通技术人员在阅读本说明书后对上述实施例做出的各种修改，都属于本发明所保护的范围。