激光共聚焦生物芯片分析仪的二维扫描研究

摘要：

本文阐述激光共聚焦生物芯片分析仪的组成及特点、CCD和PMT型分析仪的不同，评述了分析仪中的机械式X、Y扫描技术及其不足，着重介绍了光机二维扫描技术的特性、主要参数以及初步实验结果。

引言

生物芯片是指在硅片、玻璃、凝胶或尼龙膜上，通过机器人自动打印或光引导化学合成技术，制作的生物分子微阵列探针，然后与标记的样品分子进行杂交，通过检测杂交信号的强度及分布对靶分子的序列和数量进行分析的一项技术，目前广泛应用于生物医学和生命科学研究中，而生物芯片分析仪是生物芯片能否得到广泛应用的关键仪器。目前，生物芯片的荧光信号检测方法，根据检测中采用的光电探测器的类型，可分为光电倍增管（PMT）型和CCD型、PMT型分析仪，采用激光共聚焦原理进行荧光检测，而基于CCD的分析仪则采用全视场激励，并直接成像的原理进行荧光检测。比较PMT型和CCD型分析仪，由于PMT为基础的荧光分析仪是以单束固定波长的激光束扫描，因此需要激光头，或生物芯片的二维机械运动，使激光扫到整个面积，这样就比较耗时；对于CCD，由于目前性能最优的CCD数字相机的成像面积只有16mm×12mm（像素为10μm），因此为要达到整个芯片诸如22mm×70mm的面积，则需要数个数码相机同时工作，或以降低分辨率为代价获得图像。为此在较高分辨率的弱荧光信号检测场合，PMT型探测器具有较好优势。但对其硬件的检测灵敏度，分析耗时，仪器成本方面一直还是关心的问题。本文介绍了目前国外激光共聚焦生物芯片分析仪实现二维扫描的技术特点，并在比较的基础上提出了新型的以光机结合实现的二维扫描技术。

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