專利名稱：光學(xué)組件和用于檢測光傳輸?shù)姆椒?br> 技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種光學(xué)組件，其包括樣品容器，以通過該容器能進行光傳輸?shù)姆绞?、被放于在光源和光檢測器之間的直接光路上；一種用于檢測通過包含在該容器內(nèi)樣品的光傳輸?shù)姆椒?；一種包括該組件的裝置；具體地說，一種用于例如對高通過量篩分(HTS)，或圖形分布或諸如測定酶的測定的樣品分析的裝置；并在藥品，生物醫(yī)藥和生物科學(xué)，農(nóng)業(yè)化肥，獸醫(yī)，材料及類似的領(lǐng)域中供檢測，分析，性能鑒定和定量，或含于容器中的相同的樣品之用，并任選地還可收集其已分離的組分；尤其是在組合化學(xué)中；在新陳代謝，蛋白質(zhì)體或基因組的測定和高通過量分析應(yīng)用中，一般是高靈敏分析，分離和/或定量研究和用于樣品分離，例如色層分析或電泳，尤其是柱色層分析，帶有實時或后分離分析的毛細管電泳。
背景技術(shù)：
UV吸收量，熒光性和質(zhì)譜測定法是在分離科學(xué)中用于在樣品中分析品種所用的關(guān)鍵計數(shù)。一種特別有用的分類法是檢查由具有熒光標(biāo)識和熒光成像的毛細孔電泳分離的樣品數(shù)目，用于定量，和用于感興趣的特性分子的MS。
US5,582,705揭示一種在多路復(fù)用毛細管電泳系統(tǒng)中用于激光感生熒光的檢測裝置和系統(tǒng)。一束相干光入射到毛細管陣列上并發(fā)射熒光，一般是彼此垂直的，以便減少由于光散射引起的背景噪聲。在各毛細管壁中的透明部段限定了通過該陣列延伸的透明路徑，垂直于該毛細管。設(shè)置一種諸如電荷耦合器件(CCD)，較佳的是電荷注入器件(CID)的2D圖像陣列檢測器來檢測發(fā)射，并把成像透鏡放入毛細管陣列和圖像陣列之間，以把象素光耦合到毛細管。這成像透鏡可以是能把圖像轉(zhuǎn)換到圖像陣列檢測器象素上的任何透鏡，諸如相機透鏡即會聚透鏡。在US5,582,705的圖4中示出這耦合的情況，在該圖中每第二象素被耦合到毛細管的側(cè)壁，而每個在其間的象素則被耦合到內(nèi)部的部段。
由于只是有限的分子數(shù)是本來就有熒光性的，而多數(shù)必須以能再現(xiàn)和定量的方式被轉(zhuǎn)化出來，所以熒光性檢測在它的應(yīng)用方面是受到限制的。所以吸收率檢測具有能使分子的較寬范圍檢測的優(yōu)點。例如在微滴定管進行的酶的測定中，可把技術(shù)延伸到發(fā)色的，UV和在測定中消耗或產(chǎn)生的vis吸收物質(zhì)的吸收率檢測，測定范圍不僅延伸到合成的物質(zhì)，而且還延伸到天然物質(zhì)。
但是，吸收率檢測的限制在于檢測的可操作的波長。吸收率檢測是在溶液中的物質(zhì)上進行的。但是通常的溶劑吸收波長在～200nm以下的顯著的光量，而最后所得到的溶劑吸收信號變形和掩蔽了由待測物質(zhì)引起的信號。從而，實際上，吸收率檢測被限于在超過190nm的波長處，UV-Vis到近紅外(NIR)范圍內(nèi)作檢測。而且，單點吸收率檢測的基本限制，在比光源還亮的毛細管上檢測點處形成源的圖像是不可能之事。在Bergstrom和Goodall，Pokric和allinson，anal.Chem.1999，71，4376-4384的“一種用于在毛細管電泳中單波長和多波長紫外吸收率的電荷耦合器件陣列檢測器”一文中，揭示了用吸收率檢測在毛細管電泳中的光學(xué)檢測，照射采用光纖束的毛細管長度并采用電荷耦合器件(CCD)相機來成像所照射區(qū)的全部長度。在這刊出的文章中，來自光纖束的光通過毛細管纖芯被藍寶石桿聚焦，并在毛細管的對面一側(cè)被檢測，通過這個方法，增加了目標(biāo)光的范圍，使得能用到更多的燈光輸出，并增加了總的光流量。在這情況下，光從毛細管線性發(fā)射出，所以，所有檢測到的光是有用的，且所得到的發(fā)散光束被成像于CCD上。
一旦引進平行的毛細管陣列來代替單根毛細管，這種系統(tǒng)變得更復(fù)雜。在各毛細管的纖芯上聚焦光在光學(xué)上是非常復(fù)雜的，所以，照射各毛細管的纖芯和壁這兩者成為有實用的結(jié)論。
WO01/18528(Yeung等人)揭示了通過在多容器的平面陣列中樣品的吸收檢測用于同時分析多個樣品的方法，從而，通過從該陣列隔開檢測工具，使來自鄰近容器的雜散光被消除，較佳的是，在大于容器直徑10倍的距離，在合適的10-100倍直徑例如距離為1-30cm，容器較佳的是如在本領(lǐng)域所示的圓柱形毛細管子。如果光源不穩(wěn)定，則陣列包括一控制容器。一般認為容器的橫截面和毛細管的厚度不是要求嚴(yán)格的。較佳的是，平的場透鏡把容器成像到檢測工具上。

發(fā)明內(nèi)容
現(xiàn)在我們已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，在吸收率檢測組件中進一步的改進，使其能根據(jù)光學(xué)部件的簡化，在沒有毛細管和檢測器的不相稱大的間距的情況下，通過毛細管或其它的樣品容器增加總的光流量，而這不相稱大的間距是不希望有的，并減少兼顧路徑長度的光收集效率，從而，光的強度，改進了的組件在多路復(fù)用毛細管陣列的檢測方面是屬于特別有優(yōu)點的，并在無需成像的鏡片的情況下能成像大范圍的毛細管陣列。這是一個顯著的優(yōu)點，特別是當(dāng)在UV工作時，對于它要生產(chǎn)合適的鏡片那是非常困難的。然而，這組件在單根毛細管和陣列這兩者中都有益處，尤其是在無須鏡片的情況下，使能實現(xiàn)簡單的和改進的曝光定位和可接受低的毛細管間的交叉干擾。除此之外，本發(fā)明組件的好處在于根據(jù)通過毛細管或其它樣品容器纖芯的已增加的總光流量適于在短的路徑長度上工作，而在路徑長度上的減少可導(dǎo)致機會在不現(xiàn)實地不遇到高水平的溶劑情況下，在低于190nm較低波長處進行吸收率檢測。
因而，在本發(fā)明最主要的方面提供一種光學(xué)組件，它包括光源，至少一個樣品容器和檢測器，該至少一個容器以能使經(jīng)過這容器傳輸光的方式被設(shè)置，在源和檢測器之間形成的光路或諸路徑中，其中這光源適于提供一束基本準(zhǔn)直的光，該檢測器包括多個檢測器位置，以及該容器包括壁和適于包含用于檢測的樣品的相對形狀尺寸的纖芯，并限定至少兩條在空間分開的傳輸光路，只進入和離開該容器壁的第一壁路徑，與進入和離開該容器壁和另外還有容器壁的第二纖芯路徑在空間分開，其中在空間分開的壁和纖芯路徑被耦合到檢測器上的專用檢測器位置上。
較佳的是，檢測器是陣列檢測器，較佳的是，該檢測器適于檢測并提供關(guān)于有關(guān)的壁和纖芯路徑光傳輸?shù)男畔?。較佳的是，把該組件耦合到用于顯示關(guān)于有關(guān)的壁和纖芯路徑光傳輸?shù)男畔⒒蛴糜陲@示關(guān)于纖芯路徑光傳輸?shù)囊讯ㄎ坏男畔ⅲ讯ㄎ坏南鄬τ诒诼窂降墓鈧鬏敗?br> 較佳的是，該組件限定一個中心的纖芯路徑和在其兩側(cè)的兩個周圍的壁路徑，或在那附近的一個環(huán)形的壁路徑。諸路徑可在離容器出射處重疊并離容器有較大的間距。較佳的是，把壁和纖芯路徑耦合到在容器的一外壁到檢測器間隙即距離為d處檢測器位置，在距離d處就是諸路徑在空間被分開的，較佳的是給出纖芯和壁光束流的大于90％的間隙。這組件可把容器放在兩個或更多的分開的光路上來產(chǎn)生耦合到兩個或更多的檢測器或檢測器區(qū)的兩組更多組在空間分開的傳輸光路。1較佳的是，該組件由在3μm到20mm的范圍內(nèi)的內(nèi)部容器尺寸，在4μm到30mm的范圍內(nèi)的外部容器尺寸，在1.3-＜1.6的范圍內(nèi)的容器壁折射率，在10μm到＞300mm的范圍內(nèi)的容器壁到檢測器間隙d來表出其特征，并供檢測包括在具有折射率在1.3到超過1.5溶劑中的分析劑(aualyte)的樣品之用。關(guān)于本文的一個樣品是容器的包含物，它可包括單一的或多重的組分。多重組分可作為均質(zhì)或非均質(zhì)的混合物呈現(xiàn)出來，并可進行隨時間的遷移，即可以是任意地包括已溶解的相組分的多個液相組分；或可包括一種或多種分析劑，它在檢測一種或多種溶劑或象顆粒相樣品組分中是需要的，例如在產(chǎn)生或消耗作為分析品種的化學(xué)反應(yīng)的過程中。
在一特殊的優(yōu)點中，本發(fā)明的裝置使橫過至少一個樣品容器的纖芯路徑的光束，通過橫過同一樣品容器的壁路徑的光束，實現(xiàn)曝光定位。這些光束在空間是靠近的，較佳的是鄰近于這陣列檢測器，便于作為纖芯光束對壁光束之比的直接定位。在另一優(yōu)點中，這兩束光束是屬于鄰接的始端，從而纖芯和壁光束具有高的可能性從在光源中同一區(qū)發(fā)射，而消除由于例如不穩(wěn)定性或空間不均勻性而引起的光源起伏效應(yīng)。所以，本發(fā)明的組件可以在散粒噪聲極限中工作。
較佳的是，光源包括任何有源或無源的光源，例如，可在光源產(chǎn)生光或它可被傳輸?shù)焦庠床哪抢锇l(fā)射，例如，它可被光纖傳輸?shù)焦庠?。較佳的是，該光源包括被一種或多種吸收品種吸收的至少一個波長，其中該吸收品種的吸收率是要被檢測的。例如，如對從遠的光發(fā)生器用于照射的需要，則可從光纖鏡片耦合光源輸出，或可從一個點耦合到用于區(qū)域照射的線光纖。把輸出耦合到單根光纖減少了由燈管放電在空間分布的起伏而造成的噪聲貢獻。
光的波長可以在160到1200nm，較佳的是180或190到1200nm的范圍之內(nèi)，相當(dāng)于UV，UV-vis到近紅外(NIR)，且較佳的是相當(dāng)于UV-vis的180到700nm的范圍之內(nèi)。它是特殊的優(yōu)點，因為本發(fā)明能在3-500μm范圍之內(nèi)的較低路徑長度時實現(xiàn)高靈敏度的吸收檢測，而這樣能在相當(dāng)于UV的160到190nm范圍之內(nèi)的較低波長時工作，而這個范圍通過已知技術(shù)在某些用于樣品吸收率檢測的溶劑中是不能實現(xiàn)的。因而，本方法比正常的HPLC或分光光度計法更與溶劑無關(guān)。
光源可以是適于通過小型容器或細長容器來照射一部段的點光源或線光源。光源可以是單一波長或多個分裂波長或波長范圍。光源可以是可調(diào)的光源，給出可調(diào)的平滑輸出，線輸出燈管只給出在一個波長的非常強烈的輸出，光譜光源沿線光源或諸如此類光源的長度給出一波長范圍；且可以是隨時間連續(xù)的或脈沖的。當(dāng)在波長范圍上要獲得光譜時，較佳的是具有連續(xù)輸出的光源。通常線光源在特征波長處提供更強的輸出，且當(dāng)樣品在這些波長吸收時，是有好處的。在連續(xù)波長弧光燈的情況下，波長選擇例如通過諸如在光源和準(zhǔn)直裝置之間，或在準(zhǔn)直裝置和樣品容器之間，較佳的是在準(zhǔn)直裝置之前放置干涉濾色片的已知技術(shù)是適宜的?；蛘呖墒褂脼V色片輪或可變的干涉濾色片，用來在多個分立波長上順序的波長檢測，或可使用以諸如光柵或三棱鏡單色儀的形式的波長色散裝置，給出沿毛細管長度或與毛細管長度成直角的可變波長，其中光柵或三棱鏡或者可固定于位置上或者連續(xù)地可變，且把光展開為光譜。
較佳的是，光源包括碘，鋅，鎘或汞燈，或激光器作為線光源；或氘，氙或鎢燈作為連續(xù)輸出燈；或氙燈作為脈沖輸出燈。
更佳的是光源包括氘弧燈(用于UV光吸收)或氙弧燈(用于UV-vis光吸收)；或包括鎢燈，更佳的是白熱絲燈(用于可見光吸收)，及諸如類似的燈；最佳的是，從上面的氘，碘，鋅，鎘，汞或氙選出的高輸出弧光燈；或者光源包括線光源，較佳的是下列中的一種用于UV碘，鋅在214nm時，鎘在229nm時，或汞在185，254或365nm時；或者光源包括激光器，例如，在UV時，諸如四倍頻的激光器Nd:YAG在266nm時，或Nd:YLF在262nm時，或He-Cd激光器在325nm時。
可用已知的方法把光源擴展并重新準(zhǔn)直，例如，采用圓柱形如球形透鏡元件及諸如此類的透鏡，較佳的是采用細長透鏡或諸如圓柱形熔凝氧化硅透鏡或諸如此類透鏡的圓柱形光學(xué)部件，來產(chǎn)生適于樣品容器陣列區(qū)域照射的準(zhǔn)直光束。
在本發(fā)明組件中的至少一個樣品容器，可包括一根管子即管道，它可以是做成封閉的或開口的末端和做成封閉的或開口的和頂，意欲用于靜態(tài)或動態(tài)的樣品檢測。容器可以是對準(zhǔn)的，用來在任何適合的平面上通過該容器傳輸光。適宜的光傳輸是通過垂直于或含有該容器的末端即基底和頂?shù)钠矫妗?br> 較佳的是，該樣品容器是單一的管子或在諸如矩形正方形陣列的一陣列中多根管子中的一根，例如在微滴定板，井板或多樣品板中的；或者是諸如在微流體的輸運和分離領(lǐng)域中熟知的微毛細管或微制造的溝道的毛細管，更佳的是單根毛細管或微溝道，或在平行陣列中多根毛細管或微溝道中的一根。
樣品容器陣列在垂直于準(zhǔn)直光路的平面中是對準(zhǔn)的，從而光只經(jīng)一個容器通過。在照射方向是在含有容器基底和頂?shù)钠矫嬷械那闆r下，光通過側(cè)壁(壁路徑)進入和離開各容器，或通過頂進入和通過基底(纖芯路徑)離開，且在這個情況下，諸容器可在平行的即方陣陣列中對準(zhǔn)；在照射是經(jīng)過垂直于容器末端的平面的情況下，光通過近側(cè)的側(cè)壁(壁路徑)進入和離開各容器，或通過左邊側(cè)壁進入和離開，出射到纖芯中，進入并離開對面的側(cè)壁(纖芯路徑)，且在這個情況下，容器可在平行陣列中對準(zhǔn)，即只是一個容器深。
對于1∶1的照射檢測，準(zhǔn)直光路具有基本上對應(yīng)于檢測器陣列寬度和長度的尺寸，且對應(yīng)于各個要作光學(xué)檢測的樣品容器所需的寬度和長度。在陣列要避免來自相鄰容器的光在空間重疊問題的情況下，照射檢測的倍率，較佳的是在0.8-1.5∶1的范圍之內(nèi)，而對單個容器則是在0.5-2∶1的范圍之內(nèi)。
經(jīng)過容器壁和纖芯通過的光，在進入和離開這些壁，并另外，在進入和/或離開纖芯時被折射。在通過管子或毛細管的長度，或通過做成筆直壁的管子或毛細管的橫截面照射的情況下，出射壁和纖芯光路保留它們各自的次序，即基本上沒有各自路徑的相交或會聚，至少在離容器外壁到檢測器的距離d。
在本發(fā)明的一個特殊實施例中，組件的容器是一個提供正方形橫截面毛細管的微制造的器件，且適用于具有通過容器的經(jīng)過多個通道的加強光吸收的法布里-玻羅(Fabry-Perot)照射。在這個情況下，在吸收區(qū)之內(nèi)，用反射的鍍膜來鍍?nèi)萜鞯谋?，從而在與壁成小于90°的角，通過左邊的側(cè)壁，光進入在鄰近吸收區(qū)的照射區(qū)中的容器纖芯，并至少一部分的光在對面壁上被反射，在整個吸收區(qū)作重復(fù)的內(nèi)反射，并最后在吸收區(qū)的末端處從對面的壁出射。為了便于對準(zhǔn)，橫過壁路徑的光可類似地被反射，但較佳的是不被反射，并如正常的那樣完成暴光定位。
在通過做成彎曲狀壁的管子或毛細管的橫截面，例如圓形橫截面的毛細管，照射情況下，出射壁光路反轉(zhuǎn)它們各自關(guān)于中心纖芯光路的次序，即對檢測器的距離d之內(nèi)，有各自壁路徑的相交。在這個情況下，本發(fā)明的光學(xué)組件，為了能在空間分開壁和纖芯光路，由經(jīng)過容器的折射圖形來表出特征。較佳的是該組件由樣品容器各自的外直徑和內(nèi)直徑，和由樣品容器諸壁各自的折射率來表出特征，因而，壁和纖芯路徑在空間被分開，如在本文前面所限定的。
較佳的是，容器壁的折射率大于包括在纖芯中任何樣品的顆粒相的折射率。較佳的是，該壁的折射率是在1.34-1.59的范圍之內(nèi)。較佳的是包括在纖芯中顆粒相樣品的折射率是在1.32-1.48的范圍之內(nèi)，更佳的是，1.32-1.38。容器壁的折射率可通過包覆來修改，或相反把較高折射率材料結(jié)合進容器壁，作為壁的部段，透鏡等。
另外，較佳的是，容器的外壁和內(nèi)壁是屬于一種形狀和尺寸，由此，通過纖芯傳輸?shù)墓馐菚鄣模⑿纬删哂形雌D(zhuǎn)光束路徑的光束，即具有與入射的準(zhǔn)直光連續(xù)的光束路徑。在一外側(cè)壁位置處進入該壁，并在第二外側(cè)壁位置處離開，只經(jīng)過樣品容器的壁通過的光，可以被偏轉(zhuǎn)或未被偏轉(zhuǎn)，較佳的是，如果被偏轉(zhuǎn)的光相對于纖芯光路是發(fā)散的，使得形成兩類光路在空間是分開的。
將會理解，根據(jù)采用準(zhǔn)直光源并知道樣品容器和包含在其中的任何樣品的折射率，則可對任何給定形狀和尺寸的容器外壁和內(nèi)壁預(yù)測經(jīng)過容器任何點通過的光路，這樣來選擇使得經(jīng)過正方形或矩形橫截面容器而通過的準(zhǔn)直光，正交和平行于各自的壁，基本上出射未折射的和平行的光；而經(jīng)過呈彎曲的或成角度的橫截面容器通過的準(zhǔn)直光，則出射具有折射角度的梯度的均勻發(fā)散或會聚的光。這能實現(xiàn)高對稱性和/或均勻性的出射光路的產(chǎn)生，它可被操作來成像和曝光定位，如在本文前面所限定的。
較佳的是，至少一個樣品容器，包括傳輸光路的平面上具有是正方形或矩形，呈彎曲的圓形或成角度的，或其組合，且是對稱的或非對稱的，較佳的是對稱的橫截面。此外，樣品容器包括外壁和內(nèi)壁，它們可以是相同的橫截面即形狀，或可以是不同的，例如，一個可以是圓的，而一個可以是正方的。通過這橫截面的樣品容器壁可以是連續(xù)的或非連續(xù)的，例如，容器可以是開口的或封閉的，而較佳的是封閉的。封閉的容器可通過它的橫截面具有連續(xù)的壁，或可包括具有單獨的封口即蓋的連續(xù)的基底和側(cè)壁。較佳的是，外壁是正方形開口或封閉的或圓形封閉的，而內(nèi)壁是正方形的或很好修整過的開口或封閉的，或基本上是正方形的具有微制造的用作透鏡面的凸或凹的內(nèi)壁部段，或用作透鏡面的凹，凸或呈三棱鏡形狀的外壁部段。
較佳的是，樣品容器的外壁和內(nèi)壁中的至少一個是圓形橫截面的，從而，獲得折射和纖芯與壁光束的空間分離，較佳的是，外壁和內(nèi)壁是同軸圓形的橫截面，因而，這樣來限定具有外直徑和內(nèi)直徑的環(huán)形壁，使能獲得折射和纖芯與壁光束的空間分離。
將會理解，為了獲得所需折射和空間分離，可根據(jù)容器材料和形狀的性質(zhì)，以及被包含于纖芯內(nèi)的樣品來選擇樣品容器尺寸，折射率和/或容器到檢測器的距離。因而，該裝置由下列性質(zhì)的關(guān)系來限定，這些性質(zhì)在這里作為流程方案，而不是作為數(shù)學(xué)關(guān)系來示出
i.d/o.d+r.i.(溶劑)+r.i.(容器)→dmin/o.d.→dmin此處+意味著一種空間關(guān)系，將采用合適的光線跟蹤軟件來計算它，以給出用于容器和組件尺寸的值。
具體地說，知道尺寸和折射率，例如采用Zemax軟件，可把光線跟蹤用來產(chǎn)生能推導(dǎo)出在諸如dmin/o.d的尺寸之間關(guān)系的示意圖。示出圓柱形容器橫截面和檢測器表面的示意圖示于圖5在此用括號來給出的符號是用于內(nèi)直徑(i.d.)，外直徑(o.d.)和外壁到檢測器的距離(d)。較佳的是，例如對具有圓形外壁或內(nèi)壁橫截面，并由石英即硅石構(gòu)成的樣品容器，并對折射率在1.325-1.345范圍之內(nèi)的折射率的溶劑(例如包括典型的反相HPL(溶劑甲醇，水和乙腈)，對采用入射到容器上的準(zhǔn)直光的纖芯和壁光束的空間間隔的最小距離可從表I中給出的值來計算。例如，對比例i.d/o.d＝0.50，為獲得光束分離d/o.d.的最小值(限定為＞90％纖芯和壁光束流的間隔)是0.5。對具有相當(dāng)于這個判舉的實際尺寸的毛細管來說，例如，i.d.100μm和o.d194μm，d/o.d的最小值為0.5，因此d的最小值為100μm。
具有盡可能高的i.d/o.d的好處是具有低的d/o.d.值，以便把在相鄰容器間的檢測器交叉干擾減為最小。
d/o.d值大于該最小值是可允許的，但該值越大，對把容器放置得如何靠近則受到越多的約束。
在有些情況中，纖芯和壁光束沒有分離是可能的。例如，對圓柱形容器，這種情況發(fā)生于兩個普通的場合中。首先，在纖芯中，材料的折射率太低，例如在硅石或玻璃容器中的空氣(圖6)。其次，如果比率i.d/o.d.太低，例如在i.d/o.d.比率為0.2的硅石或剝離容器中的水(圖8)。對在圖8中的毛細管的實際尺寸是i.d為75μm而o.d.為364μm，一種廣泛地用于毛細管電泳的毛細管類型。圖7示出對相同i.d但較小的o.d.194μm，容易地獲得了光束的分離。
對填滿圓柱形容器的光學(xué)性質(zhì)的考慮，指出了折射率和i.d/o.d.的約束是互相依賴的，強調(diào)對各容器和內(nèi)含物類型，各種情況應(yīng)對它的優(yōu)點作考慮。
在容器內(nèi)含物的折射率高于容器壁折射率的場合下，除了在不合理地接近到容器外壁的距離之外，不可能有光束的分離。
容器可與在出射的光路中另外的光學(xué)部件有聯(lián)系，以聚焦或相反，操縱在空間分離的光束類型中一種或兩種。
這陣列可在各樣品容器之間包括固定的或可變的墊片，在對具有壁W和纖芯C的容器123等的序列中來調(diào)節(jié)出射光束B的間距，如圖A所述，例如其中各光束對應(yīng)于一個陣列檢測位置B1W B1C B1W B2W B2C B2W B3W B3C B3W……如果需要，相鄰壁可以是一致的B1W B1C B1W/B2W B2C B2W/B3W B3C B3W/……其它的步驟之外的安排是可能的，但可能需要更復(fù)雜的耦合和檢出位置的讀出。
墊片可包括設(shè)計來屏蔽壁光路的全部或一部分的細長的濾色片，或屏蔽部分容器壁，從而限制壁光路的濾色片，在兩種情況下，都為相互毛細管間的雜散光和交叉干擾減到最小。
所以，墊片可以是任何用來組合間隔和過濾的合適材料，可選擇地，還能為至少一個樣品容器起到支承工具的作用，且是諸如用玻璃填塞的不透明聚合物的合適不透明材料。
樣品容器可由任何透明的聚合物，玻璃，石英，硅石，例如熔凝硅石或其它材料組成，較佳的是需達到光學(xué)級。光學(xué)級聚合物包括諸如聚二甲基硅氧烷(PDMS)的各類硅氧烷，基于降冰片烯的無定形聚環(huán)狀烯，和聚甲烷丙烯酸酯(PMMA)，聚炭酸酯，以及其它一些透明柔性的聚合物和氟聚合物。作為透明柔性管材的柔性透明聚合物可在市場上買到，諸如象Ultem的聚醚亞胺，聚丙烯，包括透明的PCTFE，ECTFE，ETFE，PTFE，PFA，F(xiàn)EP或PVDF樹脂的氟聚合物，較佳的是氟聚合物Tygon Chemfluor367及諸如此類的氟聚合物。
容器壁可以部分或全部是透明的，且較佳的是整體要用相同的材料。
一種如在本文前面所限定的毛細管可包括任何擠壓成形的毛細管，或微制造的毛細管或溝道或其它平行細長的封閉管導(dǎo)裝置。毛細管可以是柔軟的或堅實的，且沿著它長度的全部或一部分可以是直的或彎曲的。
毛細管陣列如微制造的溝道陣列在市場上可買到。通常，毛細管陣列通過抽拉或擠壓而制造的，形成高度均勻尺寸的中空圓形橫截面芯。通常，微制造的陣列通過從一工具注入模鑄而制造的，形成中空的正方形或矩形橫截面的溝道，然后，可任選地，用覆蓋薄層將它密封，并提供高度精確溝道絕對的可重復(fù)性，和溝道設(shè)計的靈活性。
一種樣品容器，其可包括任何容器數(shù)的陣列中的一部分，在市場上能買到的陣列包括8到1536個容器，較佳的是8-520根毛細管或96到1536個套管例如8，12，16，24，32，48，或96根毛細管或96，384或1536個套管。
容器可包括大數(shù)目容器陣列中的一部分，這種容器可在未來能買到，以成薄層平面的形成，在一系列平面中構(gòu)筑器件對接已經(jīng)而制作的微制造陣列正獲得認可并有廣泛的應(yīng)用。它們在制造的精確性，可重復(fù)性，輕便和靈活性上具有無數(shù)的優(yōu)點。
容器可具有任何想要的間隔，適宜的是熔凝或鄰接的，或是間隔開的。較低的間隔增加了封裝密度，但較高的間隔減少了容器間干擾，尤其是光學(xué)干涉?？刹捎萌萜鏖g的空隙是本發(fā)明的一個特殊優(yōu)點。這在上面的Yeung等人的實施例中是不可能的，例如，它需要最小的容器間隔以把雜散光降至最小。
根據(jù)所需的應(yīng)用，容器可有適宜的長度和深度。對毛細管或溝道，較佳的是，長度在2cm-2m的范圍之內(nèi)，例如，對微制造的溝道，在2.5-6cm的范圍之內(nèi)，或?qū)γ毠?，則在6-100cm的范圍之內(nèi)，更佳的是10到60cm。較大的長度能在毛細管電泳中施加較高的電壓并改善間隔。對微滴定板套管，可選容器間中心到中心的間距與標(biāo)準(zhǔn)微滴定板規(guī)格一致，諸如2.25，4.5和9mm。
較佳的是，容器的深度或內(nèi)直徑為3μm到20mm，而外直徑為4μm到30mm，更佳的是，深度或內(nèi)直徑為9μm-3mm，而外直徑為10μm到3.5mm，更佳的是10-380μm，最佳的是，深度或內(nèi)直徑或外直徑為小于或等于200μm。對本發(fā)明的光學(xué)性質(zhì)來說，容器壁的適宜厚度是重要的。這時小內(nèi)直徑容器是特別有關(guān)的。因此，可選擇容器的內(nèi)直徑，即“孔徑”，以選定的容器壁材料，和確定的適宜外直徑相應(yīng)地給出所需的光學(xué)性質(zhì)。對具有在20到250μm，例如20，25，50，75或100μm內(nèi)直徑(下文用i.d.)的硅石毛細管，其外直徑(下文用o.d.)較佳的是在100到380μm的范圍之內(nèi)，例如150，200或360μm。例如，容器可以是75-100μmi.d.和194μmo.d.或180μmi.d.和364μmo.d.。重要的是要注意，對作為廣泛應(yīng)用于毛細管電泳的具有75μmi.d.和364μmo.d.的容器來說，在用含水溶液工作時，芯和壁光束不可能有分離。對硅石毛細管，厚度適宜在30-500μm的范圍之內(nèi)，例如30-150μm低i.d.的容器，較佳的是具有低的壁厚，以給出2-4例如0.25最小的i.d.對o.d.的比率。
當(dāng)用較大直徑反應(yīng)容器工作時，施加相似的約束，但是正常地，i.d./o.d.比率歸入給出適合的光束分離的范圍之中。例如，具有i.d.為20mm和o.d.為30mm的剝離反應(yīng)容器具有等于0.67的i.d./o.d.比率，這個值使得用所有常用的溶劑能有光束分離(參見表1)。對聚炭酸酯反應(yīng)容器和作為溶劑的水來說，對i.d.為0.33cm，o.d.為1.0cm將是適宜的，但1.5cm的o.d.將是不適宜的。對具有i.d.1/16”(1.6mm)和o.d.1/8”(3.2mm)，其i.d./o.d.為0.50的代表性的氟聚合物管子，Tygon chemfluor367來說，對大于0.4d/o.d.之比的所有值，即d＞1/20”(1.3mm)，獲得了用溶劑水的光束分離。但是，當(dāng)在這種管子中，用己烷作為溶劑工作時，容器內(nèi)含物的折射率大于壁的折射率(折射率的值在表1的腳注中給出)，而除了在不合理地靠近容器外壁的距離處之外，不可能有光束分離。
樣品容器可以是中空的或被裝填的，例如可包括穩(wěn)定、相或可被鍍膜或相反用如在本領(lǐng)域中熟知的適宜的材料構(gòu)作，例如在HPLC中。如出現(xiàn)適宜的裝填，那么折射率就相當(dāng)于顆粒相樣品或相當(dāng)于包括在待檢測樣品中的溶劑。
較佳的是，容器包括出現(xiàn)在壓力驅(qū)動或電驅(qū)動分離的柱或毛細管的內(nèi)部零件和部件特性，包括HPLC(用于壓力驅(qū)動)或毛細管電色層分離法(CEC)(電驅(qū)動等價于HPLC，由結(jié)合或分配系數(shù)分離，采用例如硫水的穩(wěn)定相)，膠束電動的色層分離法，和毛細管電泳，包括等電位聚焦(通過與分子的尺寸和形狀無關(guān)的等電位點的IEF分離)，等速電泳(ITP)，毛細管區(qū)電泳(通過電荷對尺寸比率的CZE分離)和動態(tài)、場梯度聚焦(DFGF，此處恒定的流體動力由在這電場中的梯度所反抗，這使帶電的分子根據(jù)它們明顯的電泳遷移率和分析劑，例如蛋白質(zhì)，選擇性的濃度、聚焦一參見“Digitally controlledelectrophoretic focusing”Huang and Correlius.Anal.Chem，1999，71，1628-1632)的毛細管電泳。
在樣品容器和檢測器之間的間隙d是適宜的，使得便于在空間分離的光路對檢測器位置的耦合。適宜的是間隔是容器o.d.和光路分離程度的函數(shù)，且由比率d/o.d.小于10給出的較佳，例如，是在0.5-5的范圍之內(nèi)，較佳的是，0.5-1。在本發(fā)明光學(xué)組件的特殊優(yōu)點中，當(dāng)用間隔的量級在50-360μm，例如200μm的毛細管工作時，可實現(xiàn)極為小型的結(jié)構(gòu)。由于d值越小，組件就越小型和耐用，且在檢測器傳輸?shù)墓馐驮綇?，所以這是特別有利的。在有或沒有插入光學(xué)部件，較佳的是在沒有插入光學(xué)部件的情況下，間隔d可適于依次耦合在空間分離的光路，如在本文前面所限定的。
有一些在市場上可買到的陣列檢測系統(tǒng)，包括例如常用的光兩極管和新近可買到的電荷耦合器件(CCD)以及有源象素傳感器(APS)，例如互補金屬氧化物半導(dǎo)體(CMOS)。
所以較佳的是，根據(jù)本發(fā)明的陣列檢測器包括固體傳感器件，更佳的是，CCD，CID或CHOS APS。檢測區(qū)可以是任何所要的面積尺寸，且適宜的區(qū)大小基本上等于與光路垂直的平面上的容器或陣列橫截面，對應(yīng)于一對一的圖像。檢測區(qū)可包括一個或多個陣列檢測器。
較小的區(qū)域尺寸增加了噪聲并降低了靈敏度，然而可提供較低的成本。較佳的是，在諸如1024×256象素CCD(MAT CCD30-11)的相對小面積的器件中，這裝置包括最低的噪聲和最高靈敏度的CCD。
供本發(fā)明裝置之用的CCD，在兩個尺寸中都可具有22到5000或更多的象素，較佳的是256，512，770，1152，2048或4096個象素，象素尺寸7到35μm，較佳的是20到30μm，更佳的是22到30μm。較佳的是，例如每毛細管10個象素，CCD包括3到28，例如每個壁100個象素則包括30到2500。較佳的是，不要把在成像區(qū)外面的象素數(shù)字化以減少讀出時間。
在市場上能買到的CCD可包括一銷子(stud)，用來保護CCD表面，它一般嵌入CCD的保護封裝中來保存圖像質(zhì)量。較佳的是這銷子包括一鍍層來吸收入射光并以不同的波長再重新發(fā)射，把UV轉(zhuǎn)換成可見光，使得能通過CCD檢測。鍍層則是例如磷光物質(zhì)的鍍層?？砂堰@磷光物質(zhì)鍍層直接涂敷到銷子上或到交插在銷子和毛細管之間的覆蓋率，可在不需要調(diào)換銷子的情況下，便于通過調(diào)換這覆蓋罩來按需要更換這磷光物質(zhì)。
把各相機的對接到控制裝置，較佳的是，提供合適的象素讀出率的處理控制裝置，適宜的是MHz的量級，較佳的是，大于4或5MHz。
較佳的是，這處理裝置為在芯片上電荷儲存程序的選擇，以增加信號電流(每秒光電子數(shù))和用于讀出感興趣區(qū)域的選擇來編程。另外，這處理裝置控制相機的讀出并收集，存儲和分析數(shù)據(jù)。
在包括意欲用于動態(tài)樣品檢測的管道樣品容器組件的情況下，較佳的是，這裝置為最佳條件峰檢測和參數(shù)化/性能鑒定，以及為包括裝置和系統(tǒng)的封閉回路反饋控制的自動系統(tǒng)管理的潛力用實時信號處理來工作。例如，反饋可包括停止或減慢隨著在檢測窗口初始觀察到的流動，以使樣品能保存在檢測器窗口中并給出較長時間用于數(shù)據(jù)識別和加強信號對噪聲之比或便于沿容器長度的檢測。流速可通過調(diào)節(jié)電場(如在毛細管電泳中)或通過調(diào)節(jié)壓力(如在液體色層分析法中)，或通過這兩種的組合來控制。對于由離心力驅(qū)動的流動，流速控制是通過調(diào)節(jié)角速度來實現(xiàn)的。
適宜的是，這組件包括檢測在檢測窗口中樣品存在的裝置，和當(dāng)檢測到有遷移到窗口的中央時(參見圖13)，用來關(guān)斷電壓的反饋控制裝置。反饋控制裝置適宜包括用于監(jiān)控由于作為時間函數(shù)的擴散而引起的樣品峰值接著發(fā)生的變寬，和用于峰方差隨時間變化的分析，和確定擴散系統(tǒng)，使分析劑的流體動力半徑得以導(dǎo)出的裝置，以及用于與在給定的場強下，從取自到達窗口所花的時間取得的使能導(dǎo)出在分析劑上電荷的遷移率組合的裝置。由于具有高斯分布的峰褶合能使峰變寬的高斯分量被取出，所以這控制裝置能用任何啟動的峰形狀來工作。用本發(fā)明組件得到的數(shù)據(jù)質(zhì)量是這樣的，使得能以小于3分鐘的良好精密度來測量擴散系統(tǒng)。這組件可用于測量小分子和大分子這兩種的擴散系統(tǒng)，大小和電荷數(shù)，其中大分子包括蛋白質(zhì)，DNA，和多糖分子，并對分析超速離心機方法提供一種較簡單的替代法。
或者，封閉回路反饋可包括諸如峰識別和判定的裝置，使得用于指令開關(guān)閥門并控制開關(guān)次數(shù)的元件能實現(xiàn)小部分收集，或把小部分引導(dǎo)到質(zhì)譜儀，例如，通過電噴射接口，或者導(dǎo)引導(dǎo)NMR光譜儀。用于在閥門前和后觀察流束的裝置能使開關(guān)裝置的分析劑開關(guān)和效率質(zhì)量受到監(jiān)控。圖14給出封閉回路式反饋控制的示意例子。較佳的是，這組件把毛細管放在兩個分離的光路上并產(chǎn)生耦合到兩個檢測器即檢測區(qū)的兩套在空間分開傳輸?shù)墓饴?，在這兩個檢測區(qū)之間有開關(guān)閥門，這洗提液在檢測器的第二通道中再次受到監(jiān)控，以致可監(jiān)控開關(guān)過程的效率。換一種方法是通過檢測器的開關(guān)閥門要有更多的輸出用來目視觀察。
封閉回路反饋還可在多個容器中例如在毛細管陣列中包括，控制樣品的速度，來協(xié)調(diào)依次離開的時間，或用于把在不同毛細管的樣品組合成同時共用離開的方法?？赏ㄟ^控制電壓或壓力，例如泵抽流率來控制速度，并可用開關(guān)器件來工作。速度能在所想要的時間停止樣品流以與一事件一致，這事件要在樣品上實現(xiàn)或要在樣品中發(fā)生的。已被控制的離開可能是為了隨后的小部分收集或分析，例如把毛細管束的輸出通過電噴射對接到質(zhì)譜儀，或到NMR光譜儀或諸如此類的譜儀。
較佳的是受控制的回路反饋由建立跨越毛細管長度的電位差和/或電改變所加電壓來控制樣品的遷移來提供的，包括減慢或停止來改善信號/噪聲比并包括定時的樣品遷移來獲得所要的樣品到達在一點處的時間以轉(zhuǎn)換到諸如質(zhì)譜儀的樣品收集裝置中。這系統(tǒng)可用壓差和泵抽，電場驅(qū)動器，柱開關(guān)等來工作。所以較佳的是，毛細管在其末端處或沿其長度在檢測器的附近或與電路系統(tǒng)在一起的各檢測區(qū)包括電極，閥門，或壓力調(diào)節(jié)器以控制電極或便于泵抽的控制。在電壓控制的遷移情況下，較佳的是，樣品容器被連接到緩沖器供應(yīng)，并把電場作這樣的安排，使得緩沖器供應(yīng)和樣品導(dǎo)入是在毛細管的高電位端，此處高是相對于地來說的可以或者是正的或是是負的。
在本發(fā)明的另一方面中，提供一種柱或毛細管分開的器件使用的光學(xué)組件模件，如在本領(lǐng)域中熟知的，其中容器是毛細管或柱，它包括在一端處的對接裝置用于插入柱或毛細管分開的器件的引出口，并任選地包括對接裝置使在另一端處能插入到分析裝置的引入口中，或在兩個末端處包括對接裝置用于沿毛細管或柱的長度的插入的接口裝置。用于沿柱或毛細管長度插入的模件一般具有匹配i.d.和o.d.的柱或毛細管部段作為能讓平滑的流渡越的分開器件或?qū)友b置。
在本發(fā)明的另一方面中，提供一種適于設(shè)置在毛細管或柱的部段附近光學(xué)組件的夾住器件，這毛細管有如在本文前面所限定的適宜的i.d.，o.d.和折射率，包括設(shè)置到分開器件的毛細管或柱附近的裝置?？扇芜x地，毛細管或柱具有插入到質(zhì)譜儀中的引出口，在這情況下，這夾住器件盡可能被設(shè)置在靠近質(zhì)譜儀處。在一個夾住器件的情況下，這分開器件的毛細管或柱可被剝離任何表面鍍層以便于本發(fā)明方法的操作，從而，被剝離的諸如毛細管電泳或微孔HPLC部段的毛細管或柱提供組件的樣品容器。
在本發(fā)明的另一方面中，提供一種用于化學(xué)反應(yīng)或合成和分析，或用于樣品分離或輸運的裝置，其中該裝置包括如在本文前面所限定的光學(xué)組件。這化學(xué)反應(yīng)容器本身可以是圓柱形的，而在束流模式中監(jiān)測的反應(yīng)作為時間，以及用于停止反應(yīng)的反饋控制的函數(shù)、一例如通過淬火試劑的摻和物，通過溫度的變化，或通過排出容器的內(nèi)含物?；蛘?，反應(yīng)容器可以是管狀的，并用于連續(xù)流模式。這裝置可包括用于把一種或多種反應(yīng)物引入到至少一個樣品容器，與用于調(diào)節(jié)反應(yīng)條件的裝置一起，在至少一個樣品容器之內(nèi)形成所要的化學(xué)合成反應(yīng)的多個裝置；或可包括用于樣品的引入口和引出口以動態(tài)的方式進入至少一個樣品容器，與用于在跨越容器兩末端處施加壓力差或電位差的裝置和供應(yīng)諸如緩沖劑的分離媒質(zhì)的裝置一起，以便在至少一個樣品容器內(nèi)完成分離的裝置；或可包括諸如在本領(lǐng)域中熟知的具有與至少一個容器的引入口端對接的出口的色層分析法柱的分離裝置，如在本文前面所限定的，用于已分離樣品的動態(tài)分析。
在本發(fā)明的另一方面中，提供一種檢測通過包含在如本文前面所限定的光學(xué)組件的至少一個樣品容器纖芯之內(nèi)的至少一個樣品傳輸?shù)墓獾姆椒?，它包括用基本?zhǔn)直的光源或幾個光源照射這容器，并在檢測器中檢測透射光，其中透射光在空間被分開為至少兩條光路，一條已經(jīng)只經(jīng)過容器壁通過的壁路徑，與纖芯路徑在空間分開，它已經(jīng)經(jīng)過壁和纖芯通過，其中在空間分開的光束被耦合到在陣列檢測器上專用的檢測位置。相適應(yīng)地，本方法包括對應(yīng)于裝置特點和在上面概述的實施例的任何特點或?qū)嵤├?br> 較佳的是，本方法是一種用于檢測來自在樣品分析中的樣品的光的方法，例如對高通過量篩分(HTS)或圖形分布或諸如酶測定的測定；并在醫(yī)藥，生物醫(yī)藥和生物科學(xué)，保健，農(nóng)業(yè)化肥，獸醫(yī)，工業(yè)，環(huán)境或材料或類似的領(lǐng)域中使用它，用于對包含于容器中的樣品檢測，分析，特性鑒定和量化等，以及還可任選地收集其已被分離的組分；尤其是在組合化學(xué)中；在新陳代謝，蛋白質(zhì)體或基因組，測定和高通過量篩分分析應(yīng)用中，一般，高靈敏度分析，分離和/或定量研究和例如對色層分析法或電泳的樣品分離，尤其是用實時或后分離分析的柱色層分離法，毛細管電泳，在醫(yī)院或外科血液測試和其它測定中，在工廠的質(zhì)量控制中，在環(huán)境農(nóng)藥程度的監(jiān)控及諸如此類的監(jiān)控中。
本方法可以是一種用于檢測來自靜態(tài)或動態(tài)樣品的光的方法。一般，靜態(tài)樣品是包含在如本文前面所限定的末端封閉的樣品容器中，更一般，是在管子即探管的形式的容器中，它可以是多個容器中的一個，例如在如本文前面所限定的在微滴定板或探管板或樣品板中，從酶測定或其它多重樣品分析中得到的樣品可以在這個形式中作檢測。
在一實施例中，本方法是一種用于單毛細管或多毛細管吸收率檢測的方法，它包括抽取溶劑，然后通過毛細管作用，壓力，移液管等取樣到諸毛細管中，在樣品和溶劑的透射率上進行差異的檢測，并把樣品安排或吹回到原處。本方法在生物科學(xué)中用來對微滴定或更少的小樣品體積作吸收率是有用的。酶測定可用一個或兩個進入該容器的束流來進行，并檢測與時間有關(guān)的變化，對酶測定，通常是在分布圖形方面。
一般，動態(tài)樣品是用電或壓力來驅(qū)動的，并出現(xiàn)在如在本文前面所限定的末端開口管道型容器中，諸如具有引入口和引出口末端的毛細管用來經(jīng)過毛細管的樣品流動，這毛細管可以是單根毛細管或如在本文前面所限定的毛細管陣列中的一部分。從高通過量篩分或者從分離或輸運技術(shù)取得的樣品可用這個方法被提供用于檢測，其中從分離技術(shù)所取得的樣品可被提供到用于在毛細管內(nèi)的分離，隨同光透射的同時檢測，或可在諸如柱色層分析法的分離方法中被分離，而來自該柱的被分離的樣品流直接耦合到用于光透射檢測的毛細管中。
較佳的是，用于檢測動態(tài)樣品的方法是一種用于如在本領(lǐng)域中熟知的柱或毛細管分離的方法，相應(yīng)地選自包括HPL(用于壓力驅(qū)動)或毛細管電色層分析法(CEC)(用電驅(qū)動等價于HPLC，通過結(jié)合或分配系數(shù)，采用例如疏水的定態(tài)相分離)，膠束電動的色層分離法的壓力驅(qū)動或電驅(qū)動分離，和包括等電位聚焦(通過與分子的尺寸和形狀無關(guān)的等電位點的IEF分離)，等速電泳(ITP)，毛細管區(qū)電泳(通過電荷對尺寸比率的CZE分離)，和動態(tài)場梯度聚焦(DFGE，此處恒定的流體動力由在這電場中的梯度所反抗，這使帶電的分子根據(jù)它們明顯的電泳遷移率和分析劑，例如蛋白質(zhì)的選擇性的濃度聚焦-參見“Digitally controlled electrophoretic focusing”Huang and Cornelius，Anal.Chem，1999，71，1628-1632)的毛細管電泳(CE)，其它的電驅(qū)動技術(shù)是已知的或可在未來開發(fā)。
一種用于分子的電泳分離的方法是用如在本文前面所限定的組件，模件或在連接到緩沖劑供應(yīng)的毛細管或溝道上的夾位部件來進行的。在跨越毛細管或溝道兩個端部加上千伏范圍的電場以造成分子遷移。一般，在高電位一端引入樣品，在電場的影響下，移向溝道的低電位端。吸收率分析可沿著毛細管或溝道的長度或靠近引出口處進行，使能觀察到發(fā)生在毛細管或溝道的長度中的整個過程或其結(jié)果。
動態(tài)檢測的另一用處是測量折射率的變化，通過以高的空間分辨率對垂直于毛細管軸的正光束照射圖樣的分析，檢測器具有監(jiān)控在毛細孔中溶劑折射率變化的能力。這將能在兩種溶劑之間實現(xiàn)區(qū)分，并通過延伸這能力來直接監(jiān)控在雙溶劑混合物中梯度淘析分離期間的游離相成分。如果必要的話，在垂直于毛細管軸方向上的放大可被用來根據(jù)游離相成分來增加分辨率，這在HPLC中是會有好處的。由于溶劑折射率可以是與溫度有關(guān)的，所以施加提供檢測器溫升的向上液流的熱脈沖可被用于確定在毛細管HPIC中的游離相速度。
多毛細管吸收率檢測的另一應(yīng)用是用于快速測量pKa。此處樣品溶液的等分試樣被混合到一組覆蓋pH值范圍的緩沖劑溶液，一般，范圍跨度為2-12，然后把所有的混合物按這順序的緩沖劑抽入進各別的毛細管中，然后成為緩沖劑加樣品的混合物。通過用一個或多個波長做酸和堿形成的測量，具有不同的吸收率，可處理由所有毛細管得到的作為pH的函數(shù)的吸收率來確定pKa值。采用適宜的非-或弱-吸收的無機緩沖劑，這對包含所有的普通可滴定的功能族，包括羥基和胺族，并在濃度降到100微克分子時是可適用的。這對于例如醫(yī)藥工業(yè)和對高通過量篩分是有利的。
本發(fā)明對于量級微15-500的MW的小分子樣品具有特殊的應(yīng)用，但是對于諸如聚合物，蛋白質(zhì)，DNA和其它量級為500到10b的MW的生物分子的較大分子的樣品也是有用的。本發(fā)明在一實施例中由于它的小尺寸而特別有優(yōu)點。這可在無須臨床的生化實驗室的情況下被使用來作樣品分析，例如彩色測定而有益于醫(yī)院及諸如此類的機構(gòu)。可在血液樣品上進行血液測試，目前是在實驗室中通過快速旋轉(zhuǎn)把它分離為紅血細胞和血漿。本發(fā)明的組件或者在離心分離之前或者之后可被用來檢測紅色血液和血漿，例如可把試劑加到血漿區(qū)并觀察反應(yīng)。
在另一實施例中，多個波長檢測可沿著毛細管或溝道的長度完成在波長的一個范圍中的檢測。
較佳的是，本方法是一種有能力或能使在容器中完成某個變換或發(fā)生的事件，并使這事件成像的方法。成像可在變換或整個事件結(jié)束時進行，整個事件的成像需要定時以與在容器中樣品的遷移一致，較佳的是采用如在本文前面所限定的受控回路反饋，以把樣品在容器中的遷移停止在所想要的位置上或為成像的時間間隔上用于成像。
例如，本方法可以是一種用于微生物醫(yī)藥，生物科學(xué)，保健，農(nóng)業(yè)化肥，veterinary，醫(yī)藥，工業(yè)，或環(huán)境的目的觀察化學(xué)反應(yīng)的方法，其中可在引入口和引出口上，并在耗損中完成多次檢測，以保證所有的反應(yīng)產(chǎn)品已被收集。這反應(yīng)可在毛細管形式的容器中進行，而這容器可被形成彎曲的，以使采用普通的光源和檢測器能易于實現(xiàn)多個位置的檢測。
在另一實驗例中，本方法包括檢測來自醫(yī)藥研究的樣品，這樣品是在諸如二甲亞砜(DMSO)的溶劑中以分析劑的形式，存儲在微滴定板中，這在醫(yī)藥實際中是很普通的。本發(fā)明的方法可在樣品上完成。這樣品或者在微板陣列的原地，作為在本文前面所限定的容器陣列，或者在把部分抽取到一根或多根作為單根毛細管或毛細管陣列的毛細管中之后，少于9mm，較佳的是量級為300μm或更少的短的路徑長度的應(yīng)用，使得在沒有被DMSO溶劑總的光吸收情況下，實現(xiàn)UV吸收率檢測。
在另一實施例中，本方法是一種用于測量物理化學(xué)性質(zhì)的方法，例如分配系數(shù)，包括在容器中的第一溶劑中放置分析劑的樣品，與第二不溶混的溶劑一起，例如分別為水和辛醇，并觀察該分析劑在兩種不溶混相之間的移動。在一特殊優(yōu)點中，本發(fā)明的方法還能實現(xiàn)溶劑相的成像，因此他們的界面也是可看到的。
在另一實施例中，本方法可以是一種用于來自對在各容器中不同樣品的高通過量分析的多個樣品容器的光作檢測的方法，例如用于其比較分析，或者可以是一種用于檢測來自大體積高流量，或相反顆粒向上流體過程的在各容器中的相同樣品，打算從各樣品結(jié)合成所想要的成分的高負載方法，高負載方法可包括從單一HPLC引入輸出，例如具有流率超過在單根毛細管中可能的流率，但適于引入到毛細管陣列中，然后它可能有效地起著單個檢測器的作用。例如本方法可包括檢測出現(xiàn)在或離開微孔液體色層分析法柱的樣品中的分析劑，而這柱的直徑可以是在微米的范圍直到毫米的范圍。在多個容器即容器陣列中的高負載比在單一容器中從單一大孔徑分離溝道的大規(guī)模操作，在分離方面獲得較高分辨率，并在檢測方面獲得潛在的較高靈敏度。而且，在毛細管陣列中可能的路徑長度壁在標(biāo)準(zhǔn)HPLC管子中可能的路徑長度較短，這使得能實現(xiàn)在如在本文前面所限定的較低波長處工作。
一種用于在DFGF或多重檢測方法中檢測的方法，較佳的是使用如在本文前面所限定的反饋控制。
較佳的是，本方法包括用如在本文前面所限定的范圍內(nèi)選定的包括一個或多個波長的準(zhǔn)直光照射至少一個樣品容器。在特別有利的照射中是在任何給定的時間中用單一波長準(zhǔn)直光源，因而簡化光學(xué)檢測結(jié)果的讀出。
如在本文前面所限定的樣品可包括相適應(yīng)地出現(xiàn)在用液相溶劑或諸如惰性即非反應(yīng)液體的潛溶劑溶液中的液相或凝膠相中的一種或多種小的分子的任何樣品。溶劑或凝較體可具有如在前面所限定范圍內(nèi)的折射率。但是相適應(yīng)地，這些樣品的特征在于其折射率低于樣品容器壁的折射率，但又與他們有相似的量級，因而，這樣品通常提供會聚的光路。所以較佳的是，該樣品包括一溶液或在溶液中待測的分子懸膠液，或選自水、乙醇、乙腈、己烷、二氯甲烷、丙酮、DMSO和其它普通的溶劑和潛溶劑及其混合物的懸浮介質(zhì)；或可用好比說諸如纖維素衍生物例如羥基纖維素和合成聚合物(例如氧化聚乙烯)的未交聯(lián)的聚合物溶液凝膠形式來提供該樣品。
較佳的是，本發(fā)明的方法包括選擇用于分析的樣品，確定被所要的樣品的組分吸收最強的專用波長，為了選擇合適的樣品容器，核對樣品的折射率，而樣品容器當(dāng)會有該樣品并當(dāng)被照射時，將產(chǎn)生如在本文前面所限定的在空間分離的光束，或選擇光學(xué)部件，濾色片等和合適容器的一個合適的組合來檢測陣列分離，以把在空間分離的光束耦合到在檢測器陣列上獨自的位置。
可用已知的方式，例如，通過注入、回路注入、移液管、液壓靜力、電動力、或類似的注入技術(shù)把樣品引入到如在本文前面所限定的至少一個樣品容器中，并用已知的方式，諸如注入、電噴燈或其它用于排出的接口從該容器移動或到用于儲存的另一容器，或到諸如質(zhì)譜儀的向下液流確認裝置。
把檢測到的光耦合到如在本文前面所限定的陣列檢測器上的專用位置。用對應(yīng)于來自至少一個容器的芯光路的芯檢測器位置和對應(yīng)于來自容器的周邊壁點(或諸壁點)的周邊檢測器位置的方式，把如在本文上面所限定的至少一個樣品容器耦合到多個檢測器位置。較佳的是，本發(fā)明包括對由檢測裝置檢測到的傳輸光，例如，如在本領(lǐng)域中熟知的以CCD圖像的形式成像。較佳的是，本發(fā)明還包括由檢測裝置檢測到的光用曝光定位法定位，其中芯光束強度對壁光束強度之比給出一個值，用于在各個位置的樣品強度具有或由于光源起伏而引起的閃爍噪聲的消除。
相應(yīng)地，所以本方法包括把至少一個樣品容器耦合到至少三個檢測位置，較佳的是，對微米級直徑樣品容器的檢測位置為了到25個，其中可把位置按例如1∶1∶1-5∶15∶5或8∶9∶8的比例分配，這要根據(jù)相對的壁和芯光束的寬度；而對厘米量級的樣品容器，每樣品容器的象素在30到2500這個數(shù)量，例如根據(jù)相對的壁和芯光束寬度，在5∶20∶5或10∶10∶10到500∶1500∶500或800∶900∶800的比率中。本方法可包括象素相加等用于加強信號強度和噪聲減少，如在本領(lǐng)域中所熟知。
較佳的是，本方法包括其后通過在樣品容器中品種的測量光吸收量，它以在本領(lǐng)域中熟知的方式指出吸收品種的數(shù)量，并包括在樣品不存在和存在時的光強度。在根據(jù)本發(fā)明的特別有利的測量中，只是通過測量在壁光束和芯光束中的光強度。取自與樣品不存在時一起測量的比率的對數(shù)，提供根據(jù)皮爾-朗伯特(Beer-Lambert)定律的折射率。
吸收率可被成像，例如成為CCD的快照，但較佳的是，本方法是用于快照檢測的方法，因而，檢測被記錄在多個有限的曝光之中，例如每秒5次曝光，且曝光是超級施加的，在靜態(tài)例子的情況下是直接的，或在動態(tài)樣品的情況下是隨時間位移的。因而，各別的圖像透露出有限的信息，所以檢測陣列較佳的是提供被編碼的原始數(shù)據(jù)，并變換到例如以電泳圖形式的圖解顯示。
在本發(fā)明的另一方面中，提供例如用于高通過量篩分(HTS)的樣品分析中，例如如在本文前面所限定的陣列中，或者分布圖形式諸如酶測定的測定中，使用如在本文在前面限定的光學(xué)組件，方法和裝置；并在醫(yī)藥，生物醫(yī)藥和生物科學(xué)，保健，農(nóng)業(yè)化肥，veterinary，材料，工業(yè)，環(huán)境，及類似的領(lǐng)域中使用它們，用來對包含在容器中樣品的檢測，分析，性能鑒定和量化等，并還可任選地收集其已分離的組分；尤其是在組合化學(xué)中；在新陳代謝，蛋白質(zhì)體或基因組，測定和高通過量分析應(yīng)用中，一般是高靈敏度分析，在用實時或后分離分析的特殊柱色層分析法，毛細管電泳中，分離和/或量化研究和例如色層分析法或電泳的樣品分離；在醫(yī)院或外科血液測試和其它測定中，在工業(yè)質(zhì)量控制中，在環(huán)境農(nóng)藥水平監(jiān)控中等。


現(xiàn)在相對于下面的例子和圖表，以非限制的方式來圖示說明本發(fā)明，其中圖A示出本發(fā)明的毛細管陣列型容易和光學(xué)裝置檢測器的立視圖；圖1示出用于平行的毛細管吸收率檢測的本發(fā)明裝置的示意圖；圖2示出使用來自1mm直徑的采用圓柱形和球形熔凝硅石透鏡元件的熔凝硅石光纖(N.A＝0.22)的輸出光的矩形CCD面積(26.6×6.7mm)的準(zhǔn)直照射；圖3示出本發(fā)明光學(xué)組件的CCD和容器的配置；圖4示出展示4根毛細管(100μmi.d.，194μmo.d.)的～3mm的CCD快照中的一部分；成像總面積為6.7×26.6mm。毛細管的內(nèi)含物是1.空氣，2.水，3和4是墨水溶液；圖5示出根據(jù)本發(fā)明的光束光線示蹤，該圖示出經(jīng)過充滿水的100μmi.d.，194μmo.d.毛細管的光路。暗的光線代表經(jīng)過在毛細管中央的水通過的光，而亮的光線則表示僅經(jīng)過毛細管壁而通過的光。虛線示出光纖鏡片銷子表面的大概位置；
圖6示出不根據(jù)本發(fā)明的光束光線示蹤該圖示出經(jīng)過充滿空氣的100μmi.d.，194μmo.d.毛細管的光路；圖7示出根據(jù)本發(fā)明的光束示蹤，該圖示出經(jīng)過充滿水的75μmi.d.，194μmo.d.毛細管的光路；圖8示出不根據(jù)本發(fā)明的光束示蹤，該圖示出經(jīng)過充滿水的75μmi.d.，364μmo.d.毛細管的光路；圖9示出注入到4根平行的100μmi.d.毛細管中每一根的～16mL100微M4-硝基酚的電泳圖毛細管總長500mm，到檢測器300。分離電壓5000V。緩沖劑磷酸鈉Ph7.5(15mM鈉)；圖10示出對毛細管之間的交叉干擾作出校正后的100微M4-硝基酚的電泳圖；圖11示出注入到各根毛細管中的～16nL1微M4-硝基酚的電泳圖；圖12示出通過取示于圖11的4個示蹤的平均而產(chǎn)生的電泳圖；圖13示出對注入到毛細管上并通過CE遷移到檢測區(qū)的鹽基桃紅700樣品的峰成像和方差，該圖通過激光感生的熒光用CCD成像。電壓(在Δt＝0)被關(guān)掉，而監(jiān)控到由于擴散而引起的峯變寬達1800s(頂部)。在峰的方差變化相對于時間作圖(底部)；圖14示出對封閉回路*反饋控制可能的配置的示意圖；在區(qū)域檢測器第一次通過期間，監(jiān)測來自液體色層分析法系統(tǒng)的輸出。峰識別和判定使軟件能指令開關(guān)閥門導(dǎo)引合適的小部分用于收集或例如到質(zhì)譜儀的接口。在這合適的開關(guān)之后，在檢測器的第二通過中，這洗提液再次被監(jiān)測，以致可監(jiān)測開關(guān)過程的效率。另一種替代系統(tǒng)應(yīng)有更多的來自通過檢測器的開關(guān)閥門的輸出用于目視觀察；圖15示出垂直于由經(jīng)過放置在檢測表面260μm處的75μmi.d.，194μmo.d.毛細管的芯通過的光建立的毛細管軸的照射圖形。圖示出了含水和乙腈(在20℃，鈉D線)的毛細管；在照射圖形中的差異，使得能在梯度淘析分離期間直接確定移動相的成分。在44℃的乙腈具有水在20℃時相同的折射率；可用相同方法，通過施加檢測器的熱脈沖而上液流來確定游離相的速度；圖16是示出根據(jù)本發(fā)明光學(xué)組件夾住器件的圖，該圖示出用于根據(jù)本發(fā)明吸收率檢測的大概尺寸，諸如CE或吸收率。本發(fā)明的模件器件通過包括具有接口裝置的毛細管，以插入例如從微LC到毛細管中或到質(zhì)譜儀中將會有差異。
具體實施例方式
例1圖1示出實驗的配置。來自75W氙燈的輸出射到單根1mm直徑的熔凝硅石光纖中。來自該光纖的光輸出采用圓柱形和球形熔凝硅石透鏡元件(圖2)來成形并準(zhǔn)直，以照射CCD的矩形面積。所用的CCD芯片是EEV CCD30-11且是恒溫的，并由York Elertronic Centre所設(shè)計和制造的系統(tǒng)控制；它在每26平方μm上具有1024×256個有源象素，具有的總面積為6.7×26.6mm，CCD芯片具有保護CCD表面的光纖鏡片銷子(卡盤)。光纖鏡片銷子對UV是不透明的，故把UV磷光物質(zhì)鍍到銷子的表面上，以使檢測器對從NIR到低于200nm范圍的廣泛波長都是靈敏的。在一系列的快照中，讀出累積在CCD上的電荷；以防止抹掉遮光器的圖像保證CCD在讀出期間不受到照射。5Hz的曝光率供50％的占空因子(100ms曝光和100ms讀出時間)之用。從每個快照中獲得具有14比特數(shù)字化的1024×256象素的圖像。
一種理想的毛細管配置可把它們以260μm的間距平行于CCD的短軸對準(zhǔn)(每根毛細管10個象素)。這配置可允許直至102根毛細管，如果從標(biāo)準(zhǔn)96的壁板取樣，這個配置對容納所用的數(shù)目是理想的。在各根毛細管之間的間距意味著有66μm的間隙，這將能使比在當(dāng)前具有包裝得更緊的毛細管配置中有更多的參考光到達該CCD。應(yīng)從這個配置得出較好的曝光定位和在毛細管間低的交叉干擾。
毛細管成像在論證實驗中，4根熔凝硅石(7100μmi.d.，194μmo.d.，500mm長)被并排地放置著，約在CCD上面20075μm處，并平行于CCD的長軸，如圖1和3所示。所成像的毛細管部分是離引入口端273.4到300mm的部段。圖4示出取自充滿空氣，水和最后兩根充滿墨水溶液的4根毛細管的一張快照中的一小部分。在沒有任何透鏡或其它鏡片的情況下，可看到對該組件的優(yōu)良定位?？蓮拿毠?和2之間的比較中看到，經(jīng)過毛細管芯通過的準(zhǔn)直光，當(dāng)毛細管被水充滿時是會聚的，產(chǎn)生比背景亮的光線。圖5和圖6示出光怎樣經(jīng)過充滿水和空氣的毛細管而通過的細節(jié)；它們還示出在被充滿的毛細管的情況下，在經(jīng)過毛細管芯而通過的光和只經(jīng)過毛細管壁通過的光之間的CCD上有良好的分離。這在圖4中被證明，此處，在被水和墨水充滿的毛細管的圖像之間觀察到高反差。這對于采用具有小o.d.的毛細管來說是重要的；圖7示出采用如在此處所用一樣的相同194μmo.d.的毛細管，將得到良好的結(jié)果，除非用更為通常使用的75μmi.d.。但是，在毛細管電泳中一般使用的364μmo.d.毛細管將是不適宜的；圖8示出在空氣/熔凝硅石接口處的較大直徑不是充分地把已經(jīng)經(jīng)過毛細管芯而通過的光聚焦到與已經(jīng)只經(jīng)過毛細管壁而通過的光在空間分開。在實驗期間，對來自整個CCD的每次曝光的圖像被讀出進入計算機中；對這個實驗包含4根毛細管的圖像面積為32×1024個象素。其余的被抹掉以節(jié)省計算機的存儲器。這數(shù)據(jù)通過把在4個組中的象素值相加在一起降低毛細管長度而被進一步減少對每次快照給出總數(shù)為32×256個的有效象素；各有效象素具有16比特的分辨率和尺寸為26×10475μm。
曝光定位為了從檢測器得到最佳的可能性能，需要考慮過量散粒噪聲的在曝光時間和光源強度中的起伏。這通常由采用雙光束配置來獲得，此處，不經(jīng)過樣品而通過的來自光源的光的一部分被檢測并被用作參考。這參考和確是經(jīng)過樣品而通過的光之比被用來計算吸收率。在這實驗中，已僅經(jīng)過毛細管壁而通過的、射到CCD上的光被用作參考。在它的離子形式的4-硝基酚的電泳被用來測試檢測系統(tǒng)的性能。把具有中心波長為405nm和帶通為10nm的光濾色片放在輸入到光纖鏡片處，以匹配4-硝基酚在pH7.5時的吸收率波長(吸收率系數(shù)，ε405＝1700m2·mol-1)。為確定哪些圖像象素被用作‘參考象素’和哪些用作與用水充滿的毛細管快照的‘樣品象素’，要與那些含4-硝基酚1mM溶液的毛細管作比較。平均路徑長度為πd/4＝79μm；這對于該溶液相當(dāng)于0.13AU的吸收率。在有4-硝基酚溶液存在時，在信號上顯示出相當(dāng)于吸收率＜0.02減少的象素被用作參考象素，而那些具有＞0.1的被用作樣品象素。
毛細管電泳和數(shù)據(jù)處理采用pH7.5，磷酸鈉緩沖劑(15mM鈉)，在緩沖劑中調(diào)制的4-硝基酚溶液的稀釋液，進行了一系列的平行毛細管電泳實驗。把所有毛細管的引入口插入樣品溶液中，它北固定于在引出口管形瓶中緩沖劑水平上的2cm處經(jīng)過15s，完成諸如。通過虹吸諸如到各毛細管的體積應(yīng)是約16nl。把+5KV的電壓加到引入口管形瓶而進行電泳；電滲流保證了分析劑流向在引出口處的接地陰極。在試驗期間，快照數(shù)據(jù)北極據(jù)在計算機的RAM中，并在一輪結(jié)束時儲存到盤中。
在實驗中收集到的原始數(shù)據(jù)，首先對固定的圖形噪聲作校正，正如在在毛細管電泳中用于單波長和多波長吸收率的電荷耦合器件陣列檢測器“一文中詳細描述的，(Bergstrom and Gaodall，Pokric and Allinson，Auem Chem，1999，71，4376-4384)然后被處理來產(chǎn)生每根毛細管一圖的一組電泳圖。這保證了維持高的空間分辨率，僅受到所用有效象素的尺寸限制，在本例中是106μm。
圖9示出采用100M樣品溶液的4個電泳圖。從基線中的下沉，在對應(yīng)于相鄰毛細管中峰的次數(shù)處，在毛細管之間存在者交叉干擾是明顯的。這主要由經(jīng)過被用作參考的部分樣品而通過的某些光所造成的，且在較少的程度上，有某些在經(jīng)過一根毛細管中的樣品通過的光落到一根相鄰毛細管的樣品象素上。這兩個效應(yīng)的范圍已由用樣品溶液依次填充每根毛細管來測量。已經(jīng)假設(shè)交叉干擾等級的水平與吸收率是線性的，而根據(jù)在這單個樣品濃度測量的校正，已被應(yīng)用到所有后來的實驗。容易地作出合適的校正，如由圖10所說明。
噪聲性能圖11示出通過注入1μM 4-硝基酚溶液獲得的4個電泳圖。在圖11中的峰高度對應(yīng)于～0.6μM的濃度，根據(jù)3次9.4μAU的RMS基線噪聲(1s上升時間)，計算的檢測極限將是0.22μM。通過根據(jù)在實驗中發(fā)現(xiàn)的平均曝光圖形和水平產(chǎn)生的模擬數(shù)據(jù)組并假設(shè)一象素的全部恰當(dāng)?shù)娜萘繛?×10s個電子來計算受理論散粒噪聲限制的基線噪聲水平。這些產(chǎn)生的快照數(shù)據(jù)組被同樣處理到實驗的數(shù)據(jù)組；發(fā)現(xiàn)RMS散粒噪聲水平是9.0μAU，這是非常接近于觀察值，并指出檢測器是受散粒噪聲限制的。
在這實驗中用的CCD，對要在比容納超過30根毛細管如4根對準(zhǔn)一樣是夠大的。對這些毛細管中的每一根的檢測靈敏度將與在這個研究中發(fā)現(xiàn)是相同的(即～9μAU RMS噪聲具有上升時間為1s)?；蛘?，如果它們平行于CCD的短尺寸對準(zhǔn)，則可容納超過120根毛細管；這將對每根毛細管導(dǎo)致在信號整體時間上的減少到原量的四分之一，所以在噪聲水平上增加到4=2]]>倍。當(dāng)分離的數(shù)目僅是隨陣列的尺寸改變比例可被同時進行時，很明顯，帶有毛細管陣列的毛細管電泳具有對高通過量分析的應(yīng)用。但是，如果同時把相同的樣品注入到所有在陣列中毛細管，如在本實驗中所做的，它是增加樣品負載，從而動態(tài)范圍和濃度靈敏度的一種方法。如果通過在毛細管之間分析劑速度的細微差異作補償之后取算術(shù)平均來組合所有的電泳圖，然后可獲得在信號對噪聲之比增加 此處N是毛細管的數(shù)目。把大的樣品負載分開到許多毛細管中，減少了與超載有連系的問題，這些問題包括由電遷移彌散和大的注入長度感生的差的峰形狀和非線性檢測器在非常多部件的高吸收率處的響應(yīng)。圖12示出平均圖11的4個電泳圖結(jié)果。RMS基線噪聲水平是4.7μAU，各別跡線降低二分之一，這是對4根毛細管所期望的改善。
通過組合來自4根毛細管的信號測量的噪聲性能，仍然是在散粒噪聲的極限處，并比以前在上面Bergstrom等人獲得的性能要好，在他們的工作中提出在成像于光纖叢輸出上的燈管放電的空間分布的起伏，將導(dǎo)致在CCD照明空間分布中的起伏。因為CCD的諸分離區(qū)監(jiān)測了信號和參考電平，所以這將導(dǎo)致噪聲水平超過散粒噪聲。采用單根光纖而不是以前所用的光纖叢，應(yīng)在很大的程度上尋找燈管放電的空間不均勻性。按比例增加這實驗到30根平行毛細管應(yīng)給出組合的RMS噪聲水平為1.7μAU，對應(yīng)于一個在40nM上的柱4-硝基酚濃度LOD。
當(dāng)分析劑濃度相對于背景電解液濃度是低的時候，于是它僅是注入塞的長度和顯著地貢獻給測量到的峰寬的分析劑擴散，假設(shè)檢測器的空間分辨率是高的。可計算由分析劑擴散造成的峰方差，σ2＝2Dt＝1.2×10-6m2，此處D是擴散系數(shù)(對4-硝基酚是8.1×10-10m2S-1)，而t是時間。來自樣品注入栓的長度對峰方差的貢獻由Li2/12＝0.4×10-6m2(此處li是2.0mn的注入長度)給出。這兩個貢獻給出總的標(biāo)準(zhǔn)偏差σ為1.3mm；被分析劑速度除得出以時間為單位的σ＝3.2s。這與通過對圖12中的峰擬合高斯函數(shù)測量的標(biāo)準(zhǔn)偏差為3.1s相比是很好的。這是對成像26bmm毛細管部段合其后組合平行的電泳圖的檢測方法并不降低分離效率的實驗證明。
例2表1。該表示出對具有圖形外部合內(nèi)部橫截面的容器，外壁到檢測器離d和容器的外直徑o.d座機比(d/o.d)的最小值，以便獲得在芯和壁的光束之間的空間間隔。作為容器內(nèi)直徑對外直徑之比的函數(shù)，示出對溶劑和容器材料的范圍之值。條目×指出無空間分離的可能。

用于光線示蹤分析的折射率值為硅石(1.458)，水(1.333)，己烷(1.375)，雙氯甲烷(1.424)，聚炭酸酯(1.585)，Tygon chem.Fluor 367(1.34)。其它通用的逆相HPLC溶劑，經(jīng)常用在與水的混合物中，是甲醇(1.329)和乙腈(1.344)這些和它們的混合物將給出用于各種容器類型對水的d/.d..的相似值。已烷可與其它兩種類似折射率通用的正常相HPLC溶劑，2-丙醇(1.378)和乙基醋酸酯(1.372)，組合起來。這方法用在構(gòu)筑這個表用于確定對其它諸如DMSO(1.479)的溶劑的值也是有效的。
從這個表，對已知o.d的毛細管，可從可能性中的一個確定所需的i.d，以給出d/o.d.值，從而d值，如在本描述中所描述的。
例3-反饋控制反饋控制的一個示例是在CE實驗中，為停止在檢測窗中的樣品的應(yīng)用，是當(dāng)樣品被檢測到已遷移到窗口的中心(參見圖13)時通過關(guān)斷電壓來停止的。在停止之后，由于擴散而引起的樣品峰隨后的變寬被作為時間的函數(shù)來監(jiān)測。關(guān)于峰方差隨時間的變化分析可確定擴散系數(shù)。于是可用斯托克斯(Stocks)定律來計算樣品分子的流體動力半徑。在給定的場強下，從取自抵達窗口的時間獲得的擴散系數(shù)與遷移率的組合可導(dǎo)出在分析劑上的電荷。由于具有高斯峰的褶合，能使峰變寬的高斯分量被抽出。所以任何開始時的峰形狀是可接受的。當(dāng)樣品示出在30分鐘期間測量的峰變寬，數(shù)據(jù)質(zhì)量是這樣的，可在少于3分鐘的良好精密度測量擴散系數(shù)。
圖14給出封閉回路反饋控制的示意例子。
在這里，在區(qū)域檢測器的第一通過期間，監(jiān)測來自LC系統(tǒng)的輸出，峰識別合判定使軟件用來指令開關(guān)閥門以導(dǎo)引合適的部分用于收集或例如導(dǎo)引到質(zhì)譜儀的接口。在這合適的開關(guān)之后，在檢測器的第二通行中，再次監(jiān)測洗提液，以致可監(jiān)測開關(guān)過程的效率。另一種一代系統(tǒng)應(yīng)有更多的來自通過檢測器的開關(guān)閥門的輸出用于目視觀察。
例4-應(yīng)用本發(fā)明的檢測方法是用于測量折射率的變化，通過垂直于毛細管軸的芯光束的照射圖形，高的空間分辨率的分析，檢測器有能力在毛細管的溶劑中監(jiān)測折射率的變化。圖15示出，對放在離檢測器表面260μm處75μmi.d.，194μmo.d.的毛細管，關(guān)于從水(折射率1.333)到乙腈(折射率1.344)的改變的芯光束在圖形分布上的變化。具有10μm的象素尺寸，這將能實現(xiàn)這兩個照射圖形分布之間的區(qū)分，并通過擴展這能力，在水-乙腈的混合物中的梯度淘析分離期間，來直接監(jiān)測游離相組分。如果必要的話，在垂直于毛細管軸的方向上的擴尺可被用于根據(jù)游離相組分增加分辨率。這在HPLC中應(yīng)是有益的。由于在44℃時的乙腈具有與水在20℃時的相同折射率，所以提供檢測器向上流液25℃溫升的熱脈沖的施加，可用來在毛細管HPLC中確定游離相的速度。
多毛細管吸收率檢測的另一用途是用于快速測量pKa。此處，把樣品溶液的等分試樣混合到一組覆蓋pH值的一個范圍(通常包括2-12的范圍)的緩沖劑溶液中，然后依次把所有緩沖劑混合物抽上到分開的毛細管中，然后緩沖劑加樣品的混合，通過在酸和堿形成之處用一個或多個波長做實驗具有不同的吸收率，可處理從所有作為pH函數(shù)的毛細管吸收率得到的結(jié)果來確定pKa，采用適宜的非-或弱-吸收的無機緩沖劑，這適用于有機的或含有所有普通的可滴定的功能族的生物化合物，包括羥基和氨基族，并在濃度降至100微克分子時。這對于例如醫(yī)藥工業(yè)合對高通過量分篩時有益的。
權(quán)利要求
1.一種光學(xué)組件，包括光源，至少一個樣品容器和檢測器，所述至少一個容器被放置在由所述光源和所述檢測器之間，以能經(jīng)過該容器實現(xiàn)光的傳輸?shù)姆绞浇⒌墓饴坊蛑T光路中，其中該光源適于提供一束基本上是準(zhǔn)直光的光束，該檢測器包括多個檢測器位置，而該容器包括適于包含用于檢測的樣品的相應(yīng)形狀和尺寸的壁和芯，并限定至少兩條在空間分開的傳輸光路，只進入和離開容器壁的第一壁路徑，與第二芯路徑在空間分開，這第二芯路徑進入和離開該容器壁，且另外，該容器的芯，其中在空間分開的壁和芯路徑被耦合到在檢測器上專用的檢測器位置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)組件，其特征在于，其中該檢測器是一種陣列檢測器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1到2的任一項所述光學(xué)組件，其特征在于，其中該組件限定一條中心芯路徑和在其兩側(cè)的兩條用邊的壁路徑，在那里附近的一條環(huán)形壁路徑。
4.根據(jù)權(quán)利要求2到3的任一項所述光學(xué)組件，其特征在于，其中芯和壁路徑光束，在空間是靠近的，較佳的是在檢測器上鄰接，便于作為芯光束對壁光束之比的直接定位。
5.根據(jù)權(quán)利要求1到4的任一項所述光學(xué)組件，其特征在于，其中該光源包括至少一個光的波長，這波長由一種或多種吸收品種所吸收，其吸收率待檢測。
6.根據(jù)權(quán)利要求1到5的任一項所述光學(xué)組件，其特征在于，其中該光源從光纖被耦合。
7.根據(jù)權(quán)利要求1到6的任一項所述光學(xué)組件，其特征在于，其中光是在160到1200nm的范圍內(nèi)的波長，較佳的是180或190到1200nm，對應(yīng)于UV，UV-vis到近紅外(NIR)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1到7的任一項所述光學(xué)組件，其特征在于，其中在本發(fā)明組件中的至少一個樣品容器包括一根管子即管道，它可以是形成封閉的或開口的端部，和形成封閉的或開口的基底和頂蓋，意欲用于靜態(tài)或動態(tài)樣品檢測。
9.根據(jù)權(quán)利要求1到8的任一項所述光學(xué)組件，其特征在于，其中樣品容器是單根管子或在陣列中多根管子中的一根管子，或者是單根毛細管或在微毛細管陣列到或微制造的溝道陣列中的多根毛細管中的一根毛細管。
10.根據(jù)權(quán)利要求1到9的任一項所述光學(xué)組件，其特征在于，其中照射檢測放大是在0.8-1.5∶1的范圍之內(nèi)。
11.根據(jù)權(quán)利要求1到10的任一項所述光學(xué)組件，其特征在于，樣品容器有關(guān)的外直徑和內(nèi)直徑，以及由容器壁和樣品有關(guān)的折射率，其中容器壁的折射率大于包括在芯中任何樣品的顆粒相的折射率，因此，壁和芯的路徑在空間被分開。
12.根據(jù)權(quán)利要求1到11的任一項所述光學(xué)組件，在所述組件中，樣品容器包括外壁和內(nèi)壁，它們是相似的橫截面即形狀，或不同的，對此，在包括傳輸光路的平面中的橫截面，任意地是正方形或矩形，成彎曲的圓或有角度的或是其組合，且是對稱的或非對稱的。
13.根據(jù)權(quán)利要求1到12的任一項所述光學(xué)組件，其特征在于，其中外容器壁和內(nèi)容器壁是共軸圓橫截面，因此，限定具有這樣的外直徑和內(nèi)直徑的環(huán)形壁，使得獲得了纖芯和壁光束的折射和空間分開。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述光學(xué)組件，其特征在于，由在3微米到20mm范圍內(nèi)的i.d.(容器)，在4微米到30mm范圍內(nèi)的o.d.(容器)，在1.3-＜1.6范圍內(nèi)的折射率(容器)，在1.3到超過1.5范圍內(nèi)的折射率(樣品)，d/o.d.之比為0.5到10，以及d是在20微米到300mm的范圍之內(nèi)來表出。
15.根據(jù)權(quán)利要求1到14的任一項所述光學(xué)組件，其特征在于，其中容器是由透明的聚合物，玻璃，石英，硅石，例如熔凝硅石或其它光學(xué)級材料構(gòu)成。
16.根據(jù)權(quán)利要求1到15的任一項所述光學(xué)組件，其特征在于，其中容器壁是部分或全部光學(xué)透明的，且較佳的是整體是相同的材料。
17.根據(jù)權(quán)利要求1到16的任一項所述光學(xué)組件，其特征在于，其中容器i.d./o.d.之比歸于給出與所用通用的溶劑適宜的光束分離的范圍，例如i.d./o.d.+r.i.(溶劑)+r.i.(容器)→dmin/o.d.→dmin此處+表示空間的關(guān)系，它將采用合適的光線跟蹤軟件來計算以給出對容器和組件尺寸的值。
18.根據(jù)權(quán)利要求14到17的任一項所述光學(xué)組件，其特征在于，其中d/o.d.是在0.5-5的范圍之內(nèi)，而d的量級則是50-360微米，例如200微米。
19.根據(jù)權(quán)利要求1到19的任一項所述光學(xué)組件，其特征在于，其中陣列檢測器包括固態(tài)傳感器件。
20.根據(jù)權(quán)利要求1到19的任一項所述光學(xué)組件，其特征在于，其中陣列檢測器包括一CCD，該CCD包括表面銷子，它包括一層鍍膜來吸收入射光，并以不同的波長再發(fā)射，把UV變換到可見光，以使通過CCD實現(xiàn)檢測，其中該鍍膜直接涂敷到該銷子或到在銷子和容器之間交錯的覆蓋片條，便于在無需調(diào)換銷子的情況下，通過調(diào)換覆蓋片條，按需要重新鍍膜。
21.根據(jù)權(quán)利要求1到20的任一項所述光學(xué)組件，其特征在于，該組件包括用于為最佳峰檢測和參數(shù)化/性能鑒定的實時信號處理的裝置，和用于包括裝置和系統(tǒng)的封閉回路反饋控制的自動系統(tǒng)管理的裝置。
22.根據(jù)權(quán)利要求1到21的任一項所述光學(xué)組件，其特征在于，在該組件中，封閉回路反饋控制裝置包括用于按照在檢測裝置中的初始觀察停止或減慢這流動，使樣品能保存在檢測器窗口，并給出用來數(shù)據(jù)識別的較長時間和加強信號對噪聲，或能實現(xiàn)小部分收集，或把小部分導(dǎo)引到諸如質(zhì)譜儀分析裝置的裝置。
23.用于通過包含在根據(jù)權(quán)利要求1到22的任一項所述的如在本文前面所限定的光學(xué)組件中的至少一個樣品容器的芯之內(nèi)的至少一個樣品檢測光傳輸?shù)姆椒?，包括用基本?zhǔn)直的光源或諸光源照射這容器，并在檢測器中檢測所傳輸?shù)墓?，其中所傳輸?shù)墓庠诳臻g被分開成至少兩條光路，只經(jīng)過該容器壁已經(jīng)通過的一條壁路徑與芯路徑在空間分開，而這芯路徑已經(jīng)經(jīng)過該壁和芯通過，其中在空間分開的光束被耦合到在該陣列檢測器上的專用檢測位置。
24.根據(jù)權(quán)利要求23所述的方法，其特征在于，該方法是一種用于檢測來自在樣品分析中的樣品的光的方法，例如用于高通過量篩分(HTS)或圖形分布或測定，諸如酶測定；并在醫(yī)藥，生物醫(yī)藥和生物科學(xué)，農(nóng)業(yè)化學(xué)，veterinary及其類似領(lǐng)域的材料中使用它，用來對包含在容器中樣品的檢測，分析，性能鑒定等，并還任選地收集其被分離的組分；尤其是在組合化學(xué)中；在新陳代謝，蛋白質(zhì)體或基因組，測定和高通過量分析的應(yīng)用中，一般是高靈敏度分析，分離和/或量化研究，以及例如色層分析法或電泳的分離，尤其是用實時或后分離分析的柱色層分析法，毛細管電泳。
25.根據(jù)權(quán)利要求23到24的任一項所述方法，該方法是一種用于檢測來自靜態(tài)或動態(tài)樣品的光的方法。
26.根據(jù)權(quán)利要求23到25的任一項所述方法，其特征在于，其中樣品是任何容器的內(nèi)含物，它包括單一或多重組分，其中多重組分是作為勻質(zhì)的或非勻質(zhì)的混合物出現(xiàn)的，并可任選地進行隨時間的遷移，就是說，可以是可任選地包括溶解相組分的多個液相組分；或包括一種或多種分析劑，這分析劑在一種或多種溶劑或類似的顆粒相樣品組分中作檢測是需要的，例如，在產(chǎn)生或消耗作為分析劑品種的化學(xué)反應(yīng)過程中。
27.在權(quán)利要求23到26的任一項所述方法，該方法是一種選自包括高壓液體色層分析法(HPLC)或毛細管電泳(CEC)，微胞電動色層分析法的壓力驅(qū)動或電驅(qū)動分離柱或毛細管分離，和包括等電位聚焦(IEF)，等速電泳(ITP)，毛細管區(qū)電泳(CZE)和動力場梯度聚焦(DFGF)的毛細管電泳(CE)的方法。
28.根據(jù)權(quán)利要求23到27的任一項所述方法，在這方法中，樣品是以液相或凝膠相出現(xiàn)在具有液相溶劑或潛溶劑，諸如惰性即非反應(yīng)的液體的溶液中的一種或多種小的或大的分子，由其折射率比容器壁的折射率低但又有相似的量級表出其特性。
29.根據(jù)權(quán)利要求23到28的任一項所述方法，該方法另外還包括選擇用于分析的樣品，確定被所要的樣品組分吸收最強的專用波長，為了選擇合適的樣品容器，核對樣品的折射率，而樣品容器當(dāng)含有該樣品，并當(dāng)被照射時，將產(chǎn)生如在本文前面所限定的在空間分離的光束，或選擇光學(xué)部件，濾色片等和合適容器的一個合適的組合來檢測陣列分離，以把在空間分離的光束耦合到在檢測器陣列上獨自的位置。
30.根據(jù)權(quán)利要求23到29的任一項所述方法，其特征在于，在這方法中，樣品是通過注入，回路注入，移液管，液壓靜力或電動注入來引入至少一個樣品容器上，并通過注入，電噴射或用于排出、或到用于儲存的另一容器，或到向下液流確認裝置的其它接口從該容器移去。
31.根據(jù)權(quán)利要求23到30的任一項所述方法，該方法包括通過檢測裝置檢測到的傳輸光，例如以CCD圖像的方式成像。
32.根據(jù)權(quán)利要求23到31的任一項所述方法，其特征在于，該方法包括通過利用曝光定位法的檢測裝置來定位所檢測到的光，其中芯光束強度對壁光束強度之比給出一個值，用于在各個位置處具有過量或由于光源起伏而引的閃爍噪聲的消除的樣品強度。
33.根據(jù)權(quán)利要求23到32的任一項所述方法，其特征在于，該方法包括其后通過在樣品容器中的品種測量光吸收量，它通過測量樣品不存在和存在時的光強度或通過測量在壁光束和芯光束中的光強度指出吸收樣品的數(shù)量，其中取自連同在樣品存在時測到的諸值之比的對數(shù)提供根據(jù)皮爾-朗伯特(Beer-Lambert)定律的吸收率。
34.根據(jù)權(quán)利要求23到33的任一項所述，供如在本領(lǐng)域中熟知的柱或毛細管分離裝置之用的光學(xué)組件模件，其中該容器是包括在一端用于插入柱或毛細管分離器件的引出口中或沿其長度的對接裝置的毛細管或柱，該毛細管或柱還任選地包括可在另一端能插入分析裝置引入口中的對接裝置。
35.用于根據(jù)權(quán)利要求23到33的任一項所述光學(xué)組件的夾住器件包括用于設(shè)置關(guān)于毛細管或柱分離器件的一部段的裝置，該毛細管或柱是有如在本文前面所限定的適宜的i.d.，o.d.和折射率，并被剝離任何表面鍍膜，以便于本發(fā)明方法的操作，因而被剝離的毛細管或柱提供組件的樣品容器。
36.用于化學(xué)反應(yīng)或合成，以及分析或用于樣品分離或輸運的裝置，其中該裝置包括根據(jù)23到35的任一項所述如在本文前面所限定的光學(xué)組件，在該光學(xué)組件中，化學(xué)反應(yīng)容器本身是圓柱形的，而在間歇流模式中所監(jiān)控的反應(yīng)，作為時間的函數(shù)，和用于停止反應(yīng)的反饋控制-例如，通過弱化試劑的混合物，通過改變溫度，或通過排出容器的內(nèi)含物-或在該組件中，該反應(yīng)容器是管狀的且用于連續(xù)流模式。
37.在權(quán)利要求1到36的任一項所述，如在本文前面所限定的光學(xué)組件，方法和裝置，模件或夾住部件的應(yīng)用，在例如用于高通量量篩分(HTS)或者圖形分布或酶測定的樣品分析中；及它們在醫(yī)藥，生物醫(yī)藥和生物科學(xué)，農(nóng)業(yè)化肥，veterinary材料和類似的領(lǐng)域中的應(yīng)用中，用來包含在容器中樣品的檢測，分析，性能鑒定和量化等，并任選地收集其已分離的組分；尤其是在組合化學(xué)中；在新陳代謝，蛋白質(zhì)體或基因組，測定和高流通量分析應(yīng)用中，一般是高靈敏度分析，分離和/或定量研究和例如色層分析法或電泳的分離，尤其是用實時或后分離分析的柱色層分離法，毛細管電泳。
38.組件，方法，模件，夾住器件或它們基本上如在本文的描述中所描述或圖示說明，諸示例和/或諸圖表。
全文摘要
一種包括光源，至少一個樣品容器和檢測器的光學(xué)裝置，該至少一個容器，以能通過該容器傳輸光的方式，被設(shè)置在由該光源和該檢測器之間所建立的光路或諸光路上。其中該光源適于提供基本準(zhǔn)直的光，該檢測器包括多個檢測位置，而該容器包括適于包含用于檢測樣品的相應(yīng)形狀和尺寸的壁和纖芯，并限定至少兩條在空間分開的傳輸光路，只進入和離開該容器壁的第一壁路徑，在空間與第二芯路徑分開，該芯路徑進入和離開該容器壁，另外和該容器的芯，其中在空間分離的壁和芯路徑被耦合到在檢測器上的專用檢測器位置。因此，并應(yīng)用它的用于檢測的模件或夾位器件方法。
文檔編號G01N21/59GK1688878SQ03824208
公開日2005年10月26日 申請日期2003年8月15日 優(yōu)先權(quán)日2002年8月17日
發(fā)明者D·M·古達奧, E·T·博格斯特洛姆, N·M·埃林森, K·J·穆恩 申請人:帕瑞泰克有限公司