[实用新型]全反射式激光诱导荧光共聚焦扫描装置

说明书

技术领域

全反射式激光诱导荧光共聚焦扫描装置，属于生物芯片检测技术领域。

背景技术

生物芯片作为一种新兴高科技产品正在被广泛应用于生命科学、医学研究和应用，生物芯片的概念源自于计算机芯片。狭义的生物芯片是指包被在固相载体如硅片、玻璃、塑料和尼龙膜等上的高密度DNA、蛋白质、细胞等生物活性物质的微阵列，主要包括cDNA微阵列、寡核苷酸微阵列和蛋白质微阵列。这些微阵列是由生物活性物质以点阵的形式有序地固定在固相载体上形成的。在一定的条件下进行生化反应，反应结果用化学荧光法、酶标法、同位素法显示，再用扫描仪等光学仪器进行数据采集，最后通过专门的计算机软件进行数据分析。对于广义生物芯片而言，除了上述被动式微阵列芯片之外，还包括利用光刻技术和微加工技术在固体基片表面构建微流体分析单元和系统以实现对生物分子进行快速、大信息量并行处理和分析的微型固体薄型器件。包括核酸扩增芯片、阵列毛细管电泳芯片、主动式电磁生物芯片等。

生物芯片检测方面主要的技术手段有共聚焦扫描法和基于CCD(Charge-coupled device)的检测法。由于共聚焦扫描法具有灵敏度高的特点，大多数的微阵列生物芯片扫描仪采用的都是共聚焦扫描原理的。

经典的基于激光共聚焦扫描的生物芯片检测装置一般利用半反半透镜对入射的激光和诱导出来的荧光进行分光，如图1所示。激光器1发出的激光经过第一透镜2和第一针孔3后成为点光源，经过第二透镜4准直，准直光经过一个半反半透镜6后，再经过第三透镜8汇聚到其后焦面生物芯片10上激发出荧光，荧光经过第三透镜8收集准直后，投射到半反半透镜6上被反射到第四透镜12上，第四透镜12将反射其上的荧光汇聚到第四透镜12的后焦点，该焦点上放置一个针孔13，紧临针孔放置一个光电探测器14，光电探测器将接收的荧光信号转化为数字化电信号后送入计算机15。为了得到信噪比高的荧光信号，必须调焦，经典的调焦是利用成像目镜观察光斑的是否清晰成像，手动调焦。

上述装置中利用半反半透镜将激光和激光诱导出来的荧光进行分光，入射的激光和诱导出的荧光利用效率不高，入射的激光在分光时有50％的能量损失，同时透镜收集到的荧光经过半反半透镜是有50％的能量损失。如果是多路不同波长的激光，诱导不同波长的荧光，荧光收集和利用效率将更低；同时光源的针孔和探测器的针孔严格保持共聚焦关系，扫描过程中的调焦控制非常困难。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种生物芯片检测装置，目的之一就是改进光学系统，利用一个微小的全反射镜将光源引入，提高入射激光的利用效率；并且同时由于该微小的全反射镜在收集荧光光路中反射掉的荧光与经典半反半透镜反射掉的荧光50％相比较少，提高了荧光采集效率。目的之二为共聚焦而提出的改变，控制扫描时生物芯片在焦平面及其上下焦深范围，通过扫描生物芯片之前沿着生物芯片的矩形两个对角线预扫描，调节镜头的位置使整个生物芯片的有效部分在预扫描过程中落在镜头的焦平面及其上下焦深范围内。

本实用新型采取了如下技术方案。全反射式激光诱导荧光共聚焦扫描装置，依次包括激光器、第一透镜、第一针孔、第二透镜、第三透镜、生物芯片、第四透镜、第二针孔、光电探测器、计算机和设置在第三透镜和第四透镜之间的全反射镜。全反射镜的直径L小于0.5D，其中D为第三透镜的直径。

在生物芯片的一侧依次放置反射镜和基于四象限光电探测器的探测系统，该基于四象限光电探测器的探测系统包括透镜、柱面镜、四象限光电探测器，四象限光电探测器与计算机相连；

第三透镜与调焦装置相连，调焦装置包括驱动电机和与驱动电机相连的机械传动装置，调焦装置与计算机相连。

上述基于全反射式激光诱导荧光共聚焦扫描装置的扫描生物芯片的方法，包括以下步骤：

1)打开激光器预热；