[发明专利]用于生物芯片的光学检测装置

说明书

技术领域

本发明的一个或者多个实施例涉及一种用于生物芯片的光学检测装置。

背景技术

生物芯片是一种类似于半导体芯片的活组织检查器件并且可以通过将生物有机化合物(诸如，活有机体、微生物、细胞或者器官或者动物或植物的神经细胞的酶、缩氨酸、蛋白质、抗体或者脱氧核糖核酸(DNA))结合到小芯片上而形成。DNA芯片是一种检测DNA的器件，其通过在基板(诸如，玻璃基板或者半导体基板)上的小空间内布置具有不同核苷酸碱基序列(nucleotide base sequence)的单链DNA而制成，细胞内核苷酸碱基序列的功能是已知的。具有相同核苷酸碱基序列的单链DNA的集合通常被称为点(spot)，通常20到150个碱基联合而形成一个点。

当样本的基因材料在这样的DNA芯片上流动时，仅仅与特定点相对应的基因与相应的点结合并且未与DNA芯片中的点结合的基因不受束缚且可以被洗掉，其中与特定点相对应的基因是具有与特定点的核苷酸碱基序列互补的核苷酸碱基序列的基因。布置在DNA芯片上的点的核苷酸碱基序列的功能是已知的，从而，通过识别DNA芯片中与基因结合的点可以获得样本的基因信息。因此，可以相对迅速地分析特定细胞或有机组织中唯一的基因表达(genetic expression)和/或变异(诸如单核苷酸多态性)的方面(aspect)以及基因或者变种的拷贝数量变化。而且，DNA芯片也可以用于基因表达的分析、致病菌(pathogenic bacteria)的传染测试、抗生素抗性测试、关于环境因素的生物反应研究、食品安全检查、罪犯识别、新药的开发以及动物或植物的医学检查。

已经建议了用于识别与基因结合的DNA芯片中的点的各种方法，这些方法中最受欢迎的方法是荧光检测方法。在荧光检测方法中，携带荧光材料的碱基与样本的基因材料结合，当被激发光激发时荧光材料发射特定颜色的光。在基因材料在DNA芯片上流动后，激发光被辐照到DNA芯片上，且其中所获得的荧光图像被分析。从而，可以识别与样本的基因结合的点。例如，点的尺寸在从1μm到100μm的范围内。

通常，用于通过将激发光辐照到DNA芯片上而获得荧光图像的光学检测装置通过以大约0.1微米(μm)到10μm的像素扫描DNA芯片而获得荧光图像。而且，几百到几千万(例如，1000)个点在一个DNA芯片中形成阵列。利用生物芯片扫描仪，需要较长的时间周期来获得较高分辨率的荧光图像，并且通常需要大约10分钟的时间通过扫描DNA芯片中的每个面板来读取整个DNA芯片，其中生物芯片扫描仪是通过扫描DNA芯片中的每个点阵列来读取整个DNA芯片的荧光检测装置。而且，必需用较长的时间周期来将扫描获得的多个荧光图像转换成与DNA芯片上的原始点相对应的信息。

发明内容

一个或者多个实施例包括用于生物芯片的光学检测装置，该光学检测装置能够用激发光的单次照射或者几次照射而不是扫描来读取整个生物芯片，例如DNA芯片。

在以下的描述中将部分阐述附加的方面、特征和优点。

所公开的是用于生物芯片的光学检测装置，该光学检测装置包括光源系统，用于以激发光照射生物芯片；荧光检测系统，用于检测由生物芯片发射的荧光；以及光路改变单元，用于将光源系统发射的激发光引导到生物芯片并且将生物芯片发射的荧光引导到荧光检测系统，其中光源系统辐照的激发光在生物芯片上的截面面积大于生物芯片的面积，荧光检测系统利用激发光的单次照射检测整个生物芯片的荧光图像。

光源系统可以包括光源、光漫射器件以及聚光透镜或聚光镜(condensermirror)，它们沿着激发光行进的方向顺序设置在相同的光轴上。

而且，光源系统可以包括发射激发光的光源、传输激发光的光纤以及将激发光聚集在生物芯片上的聚光透镜或者聚光镜。

光路改变单元可以包括：偏振光束分光器，设置在光漫射器件与聚光透镜或聚光镜之间；偏光器，设置在光漫射器件与偏振光束分光器之间；以及四分之一波板，设置在偏振光束分光器与聚光透镜或聚光镜之间。

备选地，光路改变单元可以是设置在光漫射器件与聚光透镜或聚光镜之间的二色镜。

此外，荧光检测系统可以包括激发光吸收滤波器、可变形镜、投影光学系统以及光学检测器，它们沿荧光行进的方向顺序设置，并且激发光吸收滤波器可以设置为面对偏振光束分光器的荧光输出表面。

在实施例中，可变形镜包括反射表面，该反射表面能够通过机械或者电操作而变形以校正荧光图像中的失真。

在实施例中，投影光学系统可以是具有可变的放大倍率的变焦透镜系统或者变焦镜系统。