專利名稱：一種生物芯片分析儀的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種生物芯片分析儀。
背景技術：
生物芯片廣泛用于基因研究、藥物研究、疾病診斷等領域，它采用分子雜交原理將要檢測的樣品加以熒光分子標記，然后與已知結構的生物芯片進行雜交反應，用生物芯片分析儀檢測發生雜交反應位置處的熒光信號，并以圖像形式顯示出來。
目前在用的激光共聚焦式生物芯片分析儀是采用全機械二維掃描和雙光源、雙光電探測器實現雙波長的熒光檢測的。它包括按一定角度錯開的雙光源、雙光電探測器，光源發射的激光光束通過透鏡、分光鏡和棱鏡到達生物芯片上的某點，激發該點位置上的熒光染色分子發射熒光，熒光通過棱鏡，由分光鏡反射至反射鏡，再經過聚光鏡會聚，到達光電探測器。對芯片的二維掃描是利用直線驅動器驅動棱鏡作X方向移動，步進電機驅動生物芯片作Y方向移動。這種生物芯片分析儀存在以下不足1)它的掃描速度受直線驅動器的運行頻率(最高為20Hz左右)限制，生物芯片的分析時間長，而且直線驅動器的震動大，掃描慣性大，往復的行程長，導致相應棱鏡的行程也長，使得激光光束的聚焦光斑變化大，影響了儀器的分辨率；2)聚光鏡的數值孔徑NA受到機械結構的限制，數值不是很大，影響了儀器的分析靈敏度；3)它采用雙光源、雙探測器實現對雙波長熒光的同時掃描成像，使得整個儀器的結構復雜，并且掃描圖像中存在串擾，影響了儀器的性能。
發明內容
本實用新型的目的是提供一種結構簡單，降低成本，性能好的生物芯片分析儀。
本實用新型的生物芯片分析儀，包括第一、第二兩個不同波長的光源，平行裝置的反射鏡和全反射鏡，第二光源發射的光由反射鏡反射，穿越帶孔反射鏡的孔入射到振鏡，第一光源發射的光由全反射鏡反射，透過反射鏡后穿越帶孔反射鏡的孔入射到振鏡，振鏡裝置在轉軸上，繞軸往返擺動，在振鏡至生物芯片的光路上，裝置有將來自振鏡的角度變化的反射光轉變成線性位移光的掃描物鏡和將掃描物鏡出射的光轉向到生物芯片上的棱鏡，形成光在生物芯片X方向掃描，生物芯片安裝在直線導軌上，由步進電機驅動沿著X、Y構成的二維平面的Y方向移動，生物芯片發射的熒光，入射到棱鏡，經棱鏡轉向和掃描物鏡轉變成平行光束入射到振鏡，由振鏡反射到帶孔反射鏡，在帶孔反射鏡反射的光路上，沿反射光依次裝置聚光鏡，共焦光闌、垂直于光路并處于同一平面，在光路上互相切換的兩塊濾色片和光電探測器，在第一光源和全反射鏡之間設有與第一濾色片對應同步切換的第一光闌，在第二光源和反射鏡之間設有與第二濾色片對應同步切換的光闌，當第一光闌打開時，第二光闌關閉，第一濾色片在光路上，當第一光闌關閉時，第二光闌打開，第二濾色片在光路上。
工作時，光源發射出來的激發光由反射鏡反射到振鏡，再通過掃描物鏡將入射的角度變化的激發光束轉變成某一方向上的線性位移，由棱鏡改變方向，到達生物芯片上的某點。標記有熒光染料的靶分子在激發光的激發下產生熒光，熒光經棱鏡轉向到掃描物鏡，由掃描物鏡收集后變換成平行光，再經振鏡，帶孔反射鏡到達聚光鏡，聚焦于共焦光闌，通過共焦光闌小孔的熒光經過濾光片，濾除掉其他波長的雜散光后，由光電探測器轉換成電信號，供后續處理和成像分析。該生物芯片分析儀一維方向的掃描采用由振鏡和掃描物鏡相結合的光學掃描，另一維方向的掃描是由步進電機驅動的機械掃描。同時利用同步切換的光闌和濾色片使一次掃描過程只允許特定波長的一束激發光通過，以分時復用方式，只用一個光電探測器即實現了對生物芯片的雙波長熒光掃描檢測。
通常，掃描物鏡采用遠心f-θ掃描物鏡。以便在光學掃描過程中，保持熒光探測的均勻性，使通過掃描物鏡入射到生物芯片上的激發光束的主光線始終垂直于生物芯片。
本實用新型采用光學掃描與機械掃描相結合的二維掃描，因此克服了全機械掃描中直線驅動器的掃描慣性大、往復行程長、震動大、掃描頻率低等缺點；本實用新型以分時復用的方式實現生物芯片的雙波長熒光掃描，可有效抑制雙波長同時掃描中的串擾，同時使整個儀器的結構簡單，成本降低；由于振鏡的轉角精度和重復精度都很高，而且轉角步長很小，因此，可以獲得高分辨率的生物芯片掃描圖像。而且振鏡的掃描頻率比直線驅動器的掃描頻率高很多，使得生物芯片的掃描效率也有較大的提高；此外，采用f-θ掃描物鏡能使生物芯片上每一點出射的熒光主光線方向均為生物芯片的法線方向，可保證每個被測點熒光輻射角的一致性。
附圖是本實用新型構成示意圖。
具體實施方式
參照附圖，本實用新型的生物芯片分析儀，包括第一、第二兩個不同波長的光源1、2，平行裝置的反射鏡6和全反射鏡5，二個光源是波長不同的激光源，波長范圍在400nm～650nm。如第一光源1采用635nm的紅激光，第二光源2采用532nm的綠激光。第二光源2發射的光由反射鏡6反射，穿越帶孔反射鏡7的孔入射到振鏡8，第一光源1發射的光由全反射鏡5反射，透過反射鏡6后穿越帶孔反射鏡7的孔入射到振鏡8，振鏡8裝置在轉軸8’上，繞軸往返擺動(如圖中虛線所示)，在振鏡8至生物芯片12的光路上，裝置有掃描物鏡9和棱鏡10，振鏡8繞軸擺動，使得激發光束相對于振鏡的入射角不斷變化，因此，振鏡將激發光束以不同的角度反射至掃描物鏡9，掃描物鏡9將激發光束角度的變化轉換為沿某一方向的位移變化，并由棱鏡10改變方向入射到生物芯片12上，實現生物芯片12在一維方向(如X方向)上的光學掃描。生物芯片安裝在直線導軌11上，由步進電機驅動沿著X、Y構成的二維平面的Y方向移動，實現生物芯片在另一維方向的掃描。激發光束激發生物芯片上相應位置處的熒光染色分子發射熒光，發射的熒光被棱鏡10改變傳播方向到達掃描物鏡9，通過掃描物鏡9后變成平行光束到達振鏡8，此平行光束的尺寸比激發光束的尺寸大得多，因此，熒光到達帶孔反射鏡7后絕大部分能量被反射，只有很少一部分熒光通過帶孔反射鏡7的小孔而損失。在帶孔反射鏡7反射的光路上，沿反射光依次裝置聚光鏡13，共焦光闌14、垂直于光路并處于同一平面，在光路上互相切換的兩塊濾色片15、16和光電探測器17，光電探測器17可以是光電倍增管或雪崩二極管或PIN光電二極管。第一濾色片15與設在第一光源1和全反射鏡5之間的第一光闌3對應同步切換，第二濾色片16與設在第二光源2和反射鏡6之間的第二光闌4對應同步切換。帶孔反射鏡7反射的熒光由聚光鏡13會聚，通過共焦光闌14的小孔，到達與激發光束波長相對應的濾色片，當第一光闌3打開時，第二光闌4關閉，第一濾色片15在光路上，這時第一光源1對生物芯片實現某一波長的單波長掃描，當第一光闌3關閉時，第二光闌4打開，第二濾色片16在光路上，這時第二光源2對生物芯片實現另一波長的單波長掃描，經濾色片濾除雜散光后的光束由光電探測器17轉換為電信號，供后續處理和成像分析。
權利要求1.一種生物芯片分析儀，包括第一、第二兩個不同波長的光源(1)、(2)，平行裝置的反射鏡(6)和全反射鏡(5)，第二光源(2)發射的光由反射鏡(6)反射，穿越帶孔反射鏡(7)的孔入射到振鏡(8)，第一光源(1)發射的光由全反射鏡(5)反射，透過反射鏡(6)后穿越帶孔反射鏡(7)的孔入射到振鏡(8)，振鏡(8)裝置在轉軸8’上，繞軸往返擺動，在振鏡(8)至生物芯片(12)的光路上，裝置有將來自振鏡(8)的角度變化的反射光轉變成線性位移光的掃描物鏡(9)和將掃描物鏡出射的光轉向到生物芯片(12)上的棱鏡(10)，形成光在生物芯片X方向掃描，生物芯片安裝在直線導軌(11)上，由步進電機驅動沿著X、Y構成的二維平面的Y方向移動，生物芯片發射的熒光，入射到棱鏡(10)，經棱鏡(10)轉向和掃描物鏡(9)轉變成平行光束入射到振鏡(8)，由振鏡(8)反射到帶孔反射鏡(7)，在帶孔反射鏡(7)反射的光路上，沿反射光依次裝置聚光鏡(13)，共焦光闌(14)、垂直于光路并處于同一平面，在光路上互相切換的兩塊濾色片(15)、(16)和光電探測器(17)，在第一光源(1)和全反射鏡(5)之間設有與第一濾色片(15)對應同步切換的第一光闌(3)，在第二光源(2)和反射鏡(6)之間設有與第二濾色片(16)對應同步切換的光闌(4)，當第一光闌(3)打開時，第二光闌(4)關閉，第一濾色片(15)在光路上，當第一光闌(3)關閉時，第二光闌(4)打開，第二濾色片(16)在光路上。
2.按權利要求1所述的生物芯片分析儀，其特征是所說的掃描物鏡(9)是遠心f-θ掃描物鏡。
3.按權利要求1所述的生物芯片分析儀，其特征是二個光源(1)和(2)是波長不同的激光源，波長范圍在400nm～650nm。
4.按權利要求1所述的生物芯片分析儀，其特征是光電探測器(17)是光電倍增管或雪崩二極管或PIN光電二極管。
專利摘要生物芯片分析儀采用二個不同波長光源發出的光，分別經反射鏡入射到繞軸往返擺動的振鏡，振鏡反射出的角度變化的光由掃描物鏡轉變成線性位移光，并經棱鏡轉向到生物芯片，實現對生物芯片的一維掃描，另一維掃描是由電機驅動的機械掃描。生物芯片發出的熒光，經棱鏡轉向到掃描物鏡，再經振鏡、反射鏡、聚光鏡，通過共焦光闌小孔到達濾光片，濾去雜散光后由光電探測器轉變成電信號。本實用新型在光源發出的光路上設置光闌，利用同步切換的光闌和濾色片使一次掃描過程只允許特定波長的一束激發光通過，以分時復用方式實現了對生物芯片的雙波長熒光掃描檢測。本實用新型克服了全機械掃描慣性大、往復行程長、震動大、掃描頻率低等缺點；可有效抑制雙波長同時掃描中的串擾。
文檔編號G01N33/68GK2549460SQ0221810
公開日2003年5月7日 申請日期2002年6月9日 優先權日2002年6月9日
發明者陸祖康, 王立強 申請人:浙江大學