[发明专利]一种微阵列芯片激光扫描仪光学系统

说明书

技术领域

[0001]本发明涉及光学系统领域，特别是涉及微阵列芯片激光扫描仪的光学系统。

背景技术

[0002]目前微阵列芯片的检测设备的发展已经极大地改变了生物技术产业的面貌。这些设备使得同时检测多种生物样品、检测稀少的人源转录本成为可能。它们也使原先不借助这些仪器需要数月乃至数年的工作变得可能在数分钟内借助自动从微阵列芯片中获取信息来完成。

[0003]典型的微阵列芯片包括一系列聚合物，例如寡核苷酸，多肽和抗体。在基片上，以点阵排列方式合成或者固定这些聚合物，而这些聚合物可以被荧光标记物或者荧光基团所标记从而进行光学检测。一台典型的微阵列芯片扫描仪使用激光作为激发光源，并使用匹配的滤镜和光电倍增管进行检测。在微阵列芯片的扫描过程中，从激发光源发出的激发光照射到芯片的不同点上。在激发光作用下，芯片上探针标记的荧光发生斯托克斯频移，产生发射光，而该发射光被光电倍增管所采集。如此得到微阵列芯片的信息，能够为多种研究服务，例如基因表达研究，变异研究，基因分型，单核苷酸多态性，蛋白相互作用，还有疾病的诊断和治疗。

[0004]在传统微阵列扫描仪中使用的光学系统用分光镜来分离光束。如图1所示，激光发生器9’发出的激光束通过激发光滤镜11’入射到分光镜14’上。经分光镜14’反射的光束再经过激发光物镜组7’，最后聚焦在微阵列芯片8’表面。微阵列芯片8’上的荧光分子受到激光束激发而发射出荧光，发射的荧光经激发光物镜组7’进行准直后通过分光镜14’。从分光镜14’透过的光束经过反射镜5’反射到发射光滤镜组4’过滤后，再由发射光物镜组3’聚焦通过针孔2’，最后由检测器1’进行收集。

[0005]传统光学系统有一些缺点。第一，穿过分光镜时激光会损失能量。因此激发光强度降低导致系统灵敏度降低。第二，普通微阵列芯片的玻璃表面会反射1％或更多入射的激发光，使其进入检测光路。由于在大多数实验中发射光强度仅为激发光强度的数百万分之一，从玻璃表面反射的激发光会造成显著的背景问题。最后，因为分光镜通常是为某一特定波长设计的，当使用新的激发光源或者使用多种激发光源时需要对分光镜进行调整。这些问题增加了光学系统设计的难度。

发明内容

[0006]针对以上问题，本发明提供了一种用于微阵列芯片激光扫描的光学系统，包括一打孔反射镜，该打孔反射镜含有一通孔和一反射面，其通孔可通透激发光而反射面可对来自微阵列芯片的发射光进行反射。在某些实施例中，该光学系统还包括一激发光物镜组用以聚焦激发光束使之通过打孔反射镜的通孔，并且对来自微阵列芯片的发射光进行准直。

[0007]打孔反射镜上通孔的形状可以是任意的，例如圆形，椭圆形，矩形或者不规则形。在保证激发光畅通无阻的情况下，通孔可以是任意合理的大小，其直径可以在约0.5毫米至约5毫米之间但不限定在这之间，在约0.4毫米至约0.8毫米之间，或者在约1毫米到约3毫米之间，或者为约3毫米都可以。

[0008]打孔反射镜的形状也可以是任意的，例如圆形，椭圆形，矩形或者不规则形。打孔反射镜与微阵列芯片表面所成的夹角也可以是任意的，例如15，20，30，40，45，50或60度。

[0009]光学系统还可包括一入射光系统，用以产生激发光。在某些实施例中，入射光系统包括一激光发生器，一相应的可选滤光镜，和一可选的第一反射镜。在某些实施例中，入射光系统包括一第一激光发生器(以及一相应的可选滤光镜)，一第二激光发生器(以及一可选滤光镜)，一分光镜，一斩光器，其中分光镜用以透过第一激光发生器发射的激光束而反射第二激光发生器发射的激光束，而斩光器每次只允许来自两个激光发生器之一的光束通过而阻断来自另一个激光发生器的光束。在某些实施例中，光学系统还包括位于第一激光发生器与分光镜之间的光路上的一第一反射镜，和位于打孔反射镜与分光镜之间光路上的一第二反射镜，其中由第一激光发生器发射的激光束首先经第一反射镜反射后再穿过分光镜，而从分光镜出射的光束首先经过第二反射镜反射后再通过打孔反射镜的通孔。在某些实施例中，入射光系统还包括位于分光镜之后光路上的一衰减片，以便由该衰减片调节来自分光镜的光束。

[0010]这里描述的光学系统还可包括一用于收集发射光的采集系统，包括一检测器(例如光电倍增管)和位于检测器与打孔反射镜之间光路上的一发射光物镜组。在某些实施例中，采集系统还包括位于发射光物镜组与检测器之间光路上的针孔。