本发明涉及一种生物检测设备技术领域，特别是涉及一种利用电场驱动生物或者其他带电粒子的运动实现高效高灵敏度的生物大分子转膜、染色系统及设备。
背景技术：
在直流电场中，带电粒子向带符号相反的电极移动的现象称为电泳(electropho-resis)。1809年俄国物理学家peнce首先发现了电泳现象，但直到1937年瑞典的tiselius建立了分离蛋白质的界面电泳(boundaryelectrophoresis)之后，电泳技术才开始应用。本世纪60-70年代，当滤纸、聚丙烯酰胺凝胶等介质相继引入电泳以来，电泳技术得以迅速发展。丰富多彩的电泳形式使其应用十分广泛，除了用于小分子物质的分离分析外，最主要用于蛋白质、核酸、酶，甚至病毒与细胞的研究，由于电泳设备简单，操作方便，具有高分辨率及选择性特点，已成为医学检验中常用的技术。
生物多聚物如肽、蛋白质、核酸、寡糖等，或者其混合物通过凝胶电泳分析，通常目的样品被装载在一个介质中，如聚丙烯酰胺凝胶，根据分子大小、电荷和其他物理性质的差异，在电场中迁移得到不同的带，电泳后条带通过生物大分子与染色试剂结合后被检测或者将这些生物多聚物转移到nc、pvdf或者尼龙膜上进行下一步的分析实验。其中，在生物多聚物染色方面，大量染色方法和试剂被开发出来用于染色如凝胶这样的介质中的生物大分子，这些试剂可以分为四种：第一种染色试剂包括结合到聚合物上的有机染料，如考马斯亮蓝染色试剂，使蛋白带变成蓝色从而可通过肉眼被观察到；第二种染色试剂包括结合到聚合物上的荧光染料，如eb结合dna或rna，当紫外线照射时，使dna或rna呈红色；第三种染色试剂包括银染试剂；第四种是染色背景的试剂，即被称为负染。这些染料大多亦带有电荷，可在直流电场中移动。由于影响电泳迁移率的因素主要有电场强度、溶液的ph值及溶液的离子强度等有关，因此生物大分子与染料在施加电场的介质中的迁移率并不相同，生物大分子分子较大，在电场中移动缓慢，在限定的时间内不会从介质中移出，有机染料分子相对生物大分子分子来的小得多，未与生物大分子分子结合的染料分子可迅速从介质中移出，因此可以在同一电场中通过使染料从介质中移出而生物大分子(结合了染料)保留在介质中的方式实现生物大分子的显色，从而可以在短时间内得到高分辨率、背景影响小甚至无背景的生物大分子的分析图像，但若染料与生物大分子仅经过一次的相遇结合，对一些灵敏度要求比较高的实验，则难以满足要求，甚至在检测中容易出现漏检的情况。
随着生物医学等学科的快速发展，在生物大分子检测技术方面也在迅速提升，但目前市场上尚未有一套系统或设备可利用电场驱动生物带电粒子的运动控制生物大分子的快速染色和转膜，并同时实现高灵敏度的要求。
技术实现要素：
本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种可以利用电场驱动生物带电粒子的运动控制生物大分子的快速染色和转膜的系统，同时还能保证生物检测的高灵敏度的要求。
本发明还提供了一种利用该系统的高效高灵敏度的生物大分子转膜、染色设备。
本发明的目的可以通过下列技术方案来实现：
一种高效高灵敏度的生物大分子转膜、染色系统，包括工作单元，其设有至少一个通道用于检测分析样品；和与工作单元相关联的操作部分，其创建至少一个的染色或转膜通道参数，优选1-10个，更优选1-4个，每个染色或转膜通道参数包括至少一次的电场循环次数，优选1-10次，更优选2-5次。
多通道参数的同时设置，可以实现不同样品的生物大分子的染色或转膜，电场循环次数的选择，可以根据不同实验的要求调整染料重复往返穿过待染色的生物大分子的次数，在保证实验高效的同时亦保证染色的灵敏度。
所述的操作部分，设置至少一项下述相关的参数：通道标号、染色/转膜、gel数目、工作时间、工作电压、工作电流、信息确认、启动/暂停、输入数据的分析/处理。
上述参数的设置，特别是工作时间、工作电压、工作电流的设置，可以根据不同实验的要求调整染料流动的速度，提高实验效率；结合通道标号、染色/转膜、gel数目等参数的设置可以同时将染色以及转膜功能整合到一套系统中，实现一套系统同时进行染色转膜过程。
进一步的，所述的加速检测生物大分子系统还包括用于记录操作及检测结果数据的存储设备，进行数据与状态的存储/导出，最方便的给客户解决实验上的问题。
进一步的，所述的加速检测生物大分子系统还包括用于监控操作的正常运行以及判断工作是否结束的监控系统。
通过监控系统可以判断机器的工作单元中有没有放入待分析样品，如果没有放入或者放入错误，机器不工作，以避免机器空载运行对机器的损害或放入错误机器工作导致的样本的破坏，造成昂贵的生物样品的浪费；还可以判断机器工作是否完成，主要包括：机器按照设定的时间工作，时间到后结束工作并且提示工作结束或机器通过检测机器本身的工作电流变化，判断工作是否结束，结束工作后提示。
一种基于高效高灵敏度的生物大分子转膜、染色系统的设备，包括基座和壳体，用于提供机器内部和外部支撑，壳体外部设有操作面板，基座和壳体内部设有工作区及与工作区相连的系统电源和工作电路板，所述工作区至少设置一个抽拉式独立工作室，优选1-10个，更优选1-4个，所述工作室内安装有提供电场的正负电极板。
多个独立工作室的设置，可以多个工作参数独立运行并同时进行，实现同一台仪器多个样品的染色或转膜的同时进行，且互不干扰。
所述工作室底部安装有托台，所述正电极固定安装托台上；工作室上方安装可打开的盖子，盖子上设有负电极及可向电极板及待分析的三明治结构均匀施压的压盖锁紧装置。
所述的压力锁紧装置由位于盖子表面的转轮、与转轮固定连接的偏心轮及与偏心轮相对的卡子组成，所述偏心轮底部为楔型滑台结构，所述卡子固定连接一压板，所述压板下方设有负电极或与负电极直接固定连接。
当旋转位于盖子表面的转轮时，转轮带动下部分的偏心轮，将工作室盖子锁定，继续旋转转轮，转轮带动下部楔状滑台，与卡子配合，使压板上下移动，从而可以根据染色或转膜三明治结构的厚度来调节压力大小，使电极板与其中的染色或转膜三明治结构能够平整均匀紧密的接触，进一步提高染色或转膜的灵敏度。
压板通过四只套有弹簧的等高螺栓与盖子螺接，使压板能够平稳并且能够感知下方三明治结构的阻力来自动分配压力，从而确保电流的均匀分布。
所述的基于高效高灵敏度的生物大分子转膜、染色系统的设备还包括显示面板、工作气体排出口和净化装置，其中，所述的显示面板为tft液晶或触摸液晶屏，所述的净化装置位于工作气体排出口内测，里面装有活性炭，
tft液晶或触摸液晶屏的显示屏可清晰的显示参数设置界面及实验进行状态，净化装置可以在废气排出之前对其进行净化，减少环境污染和对操作人员的危害。
所述的操作面板为微动开关、触摸按键、遥控、触摸屏幕、薄膜按键中的任意一种。
所述的设备还包括染色耗材以及转膜耗材，所述的染色耗材包括染色载体、染料和染色缓冲液，或已经侵含染料及染色缓冲液的染色载体；所述的转膜耗材包括转膜载体、膜和平衡缓冲液，或已经浸含平衡缓冲液的转膜载体和膜。
所述的染色载体和转膜载体为滤纸、凝胶或者就是纯的液相；所述的染色缓冲液为一组，其中：与负电极相邻的a部分主要包括(质量比)0.1％-3％的考马斯亮蓝r250(cbb-r250)、(体积比)5％-50％的异丙醇和(体积比)1％-30％的乙酸，其余为水；优选为：0.1％的考马斯亮蓝r250(cbb-r250)、20％的异丙醇、10％的乙酸和69.9％的水；与正电极相邻的的b部分主要包括5-500mmol/l的edta(乙二胺四乙酸)、5-500mmol/l的na2hpo4、5-500mmol/l的nah2po4和占溶液总体积1％-20％的醋酸，优选为：80mmol/l的edta、30mmol/l的na2hpo4、45mmol/lnah2po4和占溶液总体积10％醋酸；所述的平衡缓冲液主要包括：1-200mmol/l的三羟甲基氨基甲烷(tris)和1-200mmol/l的n,n-二羟乙基甘氨酸(bicine)，优选100mmol/l的tris和100mmol/l的bicine。
其中，染色缓冲液中a部分主要使得凝胶中的蛋白固定同时提供一个电离染料的液体环境，b部分主要提供适合的酸性环境；平衡缓冲液主要为了在蛋白质转膜过程中提供一个恒定的电场。
本发明提供了一种高效高灵敏度的生物大分子转膜、染色系统和设备，进一步说明，这个发明提供了一种高效高灵敏度的生物大分子转膜、染色系统以及可以实现将page中的生物大分子染色或者转移的设备，使生物大分子的染色和转膜过程在正负两电极板之间在很短的时间内高灵敏度的完成，如介质中的多肽或蛋白，rna，dna，低聚糖或一个含有多肽，蛋白质，rna，dna，或低聚糖中一种或数种的复杂混合物，通过电场驱动染料分子进入介质来染色生物大分子，或者通过电场将其转移到其他的载体上进行下一步的分析检测。染色过程中，电场力驱动染料分子通过凝胶和生物大分子相互作用，从而使凝胶中的生物大分子被染色，一次电场循环次数就意味着染料与生物大分子的一次结合和分离，通过变动染色时的电场可以调整染料流动的速度和重复往返穿过待染色的生物大分子的次数，可针对不同的检测目的实现不同的灵敏度，能够高质量以及高速度的完成蛋白质染色，效果超过传统以及目前市面上的产品以及方法；转膜过程同样在正负两电极板之间完成，电场驱动蛋白质穿过凝胶到达膜上并且吸附在膜上，蛋白质的运动速度可以通过正负两电极之间的电流大小进行调节，转膜的时间可在10分钟之内完成；本发明将染色以及转膜功能整合到一台设备中，实现一台设备完成染色转膜过程，可实现多通道同时进行，可以同时染色或转膜或染色加转膜的胶的数量大大增加，提高效率的同时节约了经费以及实验室空间。另外，经实验证明，本发明所提供的一种高效高灵敏度的生物大分子转膜、染色系统和设备，其往复的电场循环可在同样有限的载体上实现更优的生物大分子的分离效果。
综上所述，本发明具有如下优点：
1)高效：应用电场驱动带电离子的原理大大缩短染色和转膜的时间，同时多通道同时进行染色、转膜或二者同时进行，甚至还可同时进行生物大分子的分离，大大提高了实验效率。
2)灵敏：调整染料流动的速度和重复往返穿过待染色的生物大分子的次数，在保证实验高效的同时亦保证染色的灵敏度或者生物大分子的良好的分离效果，另外，压盖缩紧装置使电极板与其中的染色或转膜三明治结构能够平整均匀紧密的接触，进一步提高染色或转膜的灵敏度。
3)经济环保：将染色以及转膜功能整合到一台设备中，实现一台设备完成染色转膜过程，节约了经费以及实验室空间，同时气体净化装置可对废气进行净化，减少环境污染和对操作人员的危害。
附图说明
图1为本发明所述的加速生物大分子染色和转膜的系统的流程示意图；
图2为本发明所述的加速生物大分子染色和转膜的设备的外部结构示意图；
图3为本发明所述的加速生物大分子染色和转膜的设备的锁定装置示意图；
图4为本发明所述的加速生物大分子染色和转膜的设备的锁定装置偏心轮底部结构示意图；
图5为本发明所述的加速生物大分子染色和转膜的设备的锁定装置卡子与压板结构示意图；
图6为本发明所述的加速生物大分子染色和转膜的设备的压盖结构示意图；
图7为本发明所述的压盖结构中螺栓的结构示意图；
图8-12为操作面板操作时的显示示意图；
图13为染色过程中位于电极之间的三明治结构的示意图；
图14为上下电极在时间方向上的交替电场分布图；
图15为转膜过程中位于电极之间的三明治结构的示意图；
图16为传统方法(湿法)转膜后孵育曝光的结果；
图17为本发明所述的系统和仪器快速转膜后孵育曝光的结果；
图18为用传统染色方法进行染色的实验结果；
图19为本发明所述的系统和仪器快速染色的实验结果；
附图中：1基座，2壳体，3薄膜按键，4是tft液晶，5工作区，6工作室，7凹槽，8数据输出接口，9电路散热口，10总电路开关，11盖子，12压盖锁紧装置，13转轮，14偏心轮，15楔形滑台，16卡子，17压板，18弹簧，19螺栓。
具体实施方式
下列实施例对本发明作进一步说明，必须指出的是，本发明不仅限于此：
实施例1
一种可以针对不同的检测目的实现不同的灵敏度的高效高灵敏度的生物大分子转膜、染色系统，包括工作单元，其设有2-6个通道用于检测分析样品；和与工作单元相关联的操作部分，其相应的创建2-6个的染色或转膜通道参数，每个染色或转膜通道参数根据检测目的的不同，所要求的灵敏度不同来设置不同的电场循环次数。
实施例2
如图1所示的一种加速检测生物大分子的系统，其包括工作单元，其设有4个通道用于检测分析样品；与工作单元相关联的操作部分，其可同时创建4个的染色或转膜通道参数，如：通道标号、染色/转膜、gel数目、工作时间、工作电压、工作电流、电场循环次数、信息确认、启动/暂停、输入数据的分析/处理等；监控设备，用于监控操作的正常运行，当机器的工作单元中具体某个通道没有放入待分析样品，或者放入错误，机器不工作并进行提示，还可以判断每个通道的工作是否完成，主要包括：机器工作按照设定的时间工作，时间到后结束工作并且提示工作结束或机器通过检测机器本身的工作电流变化，判断工作是否结束，结束工作后提示；存储设备，记录操作及检测结果数据，该数据可被外部读出器读取，如：
time<2012,04.20.,21:39:11>:startmain,searchcell.
time<2012,04.20.,21:39:11>:findedcella,b
time<2012,04.20.,21:39:11>:entermainfunction.
time<2012,04.20.,21:49:10>:cellastaining,oneminigel,7min；
time<2012,04.20.,21:56:11>:running,waitingdata.
time<2012,04.20.,21:56:12>:finished
time<2012,04.20.,21:49:10>:startmain,searchcell.
time<2012,04.20.,21:49:10>:findedcella,b.
time<2012,04.20.,21:49:11>:entermainfunction.
time<2012,04.20.,21:50:11>:cellbtransfer,oneminigel,9min；
time<2012,04.20.,21:50:12>:running,waitingdata.
time<2012,04.20.,21:51:11>:error.overcurrent.
实施例3
一种基于高效高灵敏度的生物大分子转膜、染色系统的设备，包括基座和壳体，用于提供机器内部和外部支撑，壳体顶部设有触摸按键，基座和壳体内部设有工作区及与工作区相连的系统电源和工作电路板；工作区内设置2-6个抽拉式独立的工作室，工作室内安装有提供电场的正负电极板。
实施例4
一种基于高效高灵敏度的生物大分子转膜、染色系统的设备，包括基座和壳体，用于提供机器内部和外部支撑，壳体顶部设有触摸按键，基座和壳体内部设有工作区及与工作区相连的系统电源和工作电路板；工作区内设置2-6个抽拉式独立的工作室，工作室底部安装有托台，正电极固定安装托台上；工作室上方安装可打开的盖子，盖子上设有负电极及可向电极板及待分析的三明治结构均匀施压的压盖锁紧装置。
实施例5
如图2-5所示的一种基于高效高灵敏度的生物大分子转膜、染色系统的设备，包括基座1和壳体2，用于提供机器内部和外部支撑，壳体2上部右侧设有薄膜按键3和tft液晶4，基座1和壳体2内部设有工作区5及与工作区5相连的系统电源和工作电路板，工作区5设置4个抽拉式独立的工作室6，可以同时染色或转膜或染色加转膜的胶的数量最大为：minigel，8片或midigel4片，工作室6抽拉面设有凹槽7，便于手持抽拉，工作室底部安装有托台，正电极固定安装托台上；工作室上方安装可打开的盖子11，盖子11上设有可向电极板及待分析的三明治结构均匀施压的压盖锁紧装置12，压力锁紧装置12由位于盖子11表面的转轮13、与转轮13固定连接的偏心轮14及与偏心轮14相对的卡子16组成，偏心轮14底部为楔型滑台15结构，卡子16固定于一塑料压板17上，压板17通过四只套有弹簧18的等高螺栓19与盖子11螺接，使压板17能够平稳并且能够感知下方三明治结构的阻力来自动分配压力，从而确保电流的均匀分布。金属负电极通过侧边的卡口与盖子11的塑料压板固定，塑料压板17通过等高螺丝与盖子11固定；设备左后方还设有工作气体排出口和净化装置，净化装置位于工作气体排出口内侧，里面装有活性炭，仪器右侧还设有数据输出接口8及电路散热口9，右下方设有总电路开关10，底部设有四肢橡胶垫脚。
实施例6
参见实施例5所述的仪器，本实施例所述的仪器还配套有染色耗材以及转膜耗材，其中染色耗材为已经侵含染料及染色缓冲液的滤纸或凝胶，转膜耗材为已经浸含平衡缓冲液的滤纸或凝胶，及膜；其中，染色缓冲液为一组：与负电极相邻的a部分主要包括0.1％的考马斯亮蓝r250(cbb-r250)、20％的异丙醇、10％的乙酸和69.9％的水；与正电极相邻的的b部分主要包括80mmol/l的edta、30mmol/l的na2hpo4、45mmol/lnah2po4和占溶液总体积10％的醋酸；平衡缓冲液主要包括：浓度均为100mmol/l的tris和bicine。
本实施例所述的仪器，其系统还设置有一套工作电压、工作电流及电场循环次数等关键参数的默认设置，在使用配套染色耗材及转膜耗材时，可直接使用此默认参数，更加方便快捷。
实施例7
实施例6所述的仪器其余参数设置流程及操作时操作面板的显示内容：
1)如图6所示，机器工作时会自动检测仪器的工作室，有工作任务的工作室会在显示面板上显示staining/transfer，操作者可以选择工作类型，没有工作任务的接口会显示none，在如图6的情况下，cella的stainging为默认焦点，按下enter键，进入下一个设置窗口。
2)cella显示如图7所示，操作者选择需要对哪一种gel处理，默认焦点是oneminigel，按下enter键，进入下一个设置窗口。
3)cella显示如图8所示，操作者可以通过操作面板的上下左右键设置仪器工作时间，默认焦点为7min，按下enter键，进入下一个设置窗口。
4)提示信息为步骤1)-3)所有操作设置的确认提示，如图9所示，默认的焦点为start，按下enter键，该工作室开始工作，同时进入下一个界面。
5)工作时如图10所示，显示为工作种类+活动条+倒计时时间+暂停符号，在这种状态下，暂停符号为焦点，按下enter，该工作室暂停工作；同时通过上下键可以选择设置其他的工作室。
实施例8
本发明所公开的基于高效高灵敏度的生物大分子转膜、染色系统的设备的染色或转膜过程操作流程：
1.染色过程
如图11所示，在仪器工作室的上下电极之间依次放入下层滤纸、凝胶、上层滤纸，合上仪器工作室的盖子并且推入工作区中，设置工作室的通道参数并启动仪器运行。其中：
下层滤纸：下层滤纸主要提供特定的缓冲体系使得电场能在这个三明治结构中均匀稳定的分布，同时提供使得蛋白质带正电荷的环境。其中的醇成分使得凝胶表面收缩，蛋白质或者核酸不能从凝胶中跑出来。
凝胶：凝胶是生物大分子的主要载体，主要有聚丙烯酰胺凝胶和琼脂糖凝胶，生物大分子主要是蛋白质和核酸。
上层滤纸：主要提供特定的缓冲体系使得电场能在这个三明治结构中均匀稳定的分布，同时，其中的醇成分使得胶表面收缩，带正电的蛋白质不能从凝胶中跑出来。其中也还有可以染色蛋白质或者核酸的负电荷染料。
如图12所示，仪器工作时，上方电极提供电场的负极，下层电极提供电场的正极，负电性的染料分子从上而下从上层滤纸穿过凝胶到达下层滤纸；a：染料分子到达下层滤纸后，机器会提供一个反向电场，通过控制电场持续时间，使得染料分子从下层滤纸到达凝胶中；b：随后机器再提供一个正向电场，使得染料分子再次回到下层滤纸中。重复ab步骤3到10次，最后机器提供一个持续的正向电场使得多余染料全部落在下层滤纸中，这样可以使得染色的灵敏度提高，同时不会使得时间过短而使染色灵敏度下降。
2.转膜过程
如图13所示，在仪器的上下电极之间依次放入下层滤纸、膜、凝胶、上层滤纸，合上仪器工作室的盖子并且推入工作区中，按照实施例5所示的仪器的操作流程控制此工作单元。其中：
下层滤纸：下层滤纸主要提供特定的缓冲体系使得电场能在这个三明治结构中均匀稳定的分布，同时提供使得蛋白质带负电荷的环境。
膜：主要为pvdf膜和nc膜，膜可以是蛋白质吸附在其表面，蛋白质等大分子不能穿过膜。
凝胶：凝胶是生物大分子的主要载体，主要有聚丙烯酰胺凝胶和琼脂糖凝胶，生物大分子主要是蛋白质和核酸。
上层滤纸：主要提供特定的缓冲体系使得电场能在这个三明治结构中均匀稳定的分布。
仪器工作时，上层电极持续提供电场的负极，下层电极持续提供电场的正极，较大的电流使得蛋白质或者其他的带负点的粒子从凝胶中快速的被转移出来，同时与膜的表面结合。蛋白质或者其他的带负电的生物分子与膜结合后可以进行下一步的实验。
本发明进行蛋白质转膜、染色及分离实验的实验结果如下：
1.转膜实验
实验样品为his-蛋白，样量为1(a):5ul,2(b):4ul,3(c):3ul,4(d):2ul,5(e):1ul,6(f):0.5ul,7(e):0.1ul，相同条件电泳之后，分别用传统方法(湿法)转膜100分钟，和用本发明所述的系统及仪器快速转膜10分钟，转膜后两片膜在一起以同样的条件孵育1、2抗体，暗室曝光30秒，图14为传统方法(湿法)转膜后孵育曝光的结果，图15为本发明所述仪器快速转膜后孵育曝光的结果。结果表明，用本发明所述的系统及仪器，在方便快捷提高转膜效率的同时，转膜灵敏度相对于传统方法来说，亦有明显改进。
2.染色实验
实验样品为牛血清白蛋白，上样量为：1(a):1000ng,2(b):300ng,3(c):100ng,4(d):30ng,5(e):10ng,6(f):3ng，图16采用传统染色方法进行染色的实验结果：染色1h，然后脱色3h(分三次，第一次0.5h，第二次1h，第3次1.5h)，其中：染色液：0.1％r250，50％甲醇，10％乙酸，40％水；脱色液：50％甲醇，10％乙酸，40％水。图17为用本发明所述的系统及仪器染色6min的结果。结果表明，用本发明所述的系统及仪器大大缩短了染色时间，且染色灵敏度亦比传统染色法明显提高，相同样品传统方法可检测出上样量为30ng，而采用本发明所述的系统及仪器可检测至10ng，灵敏度可达传统方法的三倍。