激光共聚焦生物芯片扫描仪的研究

摘要：

介绍一种采用双波长（532nm和635nm）激光器作为激发光源，基于激光共聚焦原理设计的生物芯片扫描仪。它采用一个光电倍增管分时实现cy3与cy5两种荧光信号的检测。生物芯片的横向扫描由远心f-θ扫描物镜与振镜实现，纵向扫描由步进电机驱动精密导轨实现。

分析了激光扫描光路及光电倍增管对生物芯片扫描仪的分辨率、信噪比及灵敏度的影响.实验结果表明，本扫描仪的分辨率可达到5μm，信噪比高达103，检测灵敏度最高为1fluor/μm2，扫描速度快，cy3与cy5之间串扰小。

生物芯片（biochip）是20世纪90年代中期发展起来的一项尖端技术，它以玻片、硅片或尼龙等为载体，在单位面积上高密度地排列大量的生物材料，从而实现一次试验能同时检测多种疾病或分析多种生物样品的功能。

生物芯片可广泛应用于药物研究、疾病诊断、基因结构与功能研究等领域。

生物芯片采用分子杂交原理进行工作，其基本做法是将要检测的样品加以荧光染料标记，然后与已知结构的生物芯片进行充分杂交，再加以洗脱后，用生物芯片扫描仪获得发生杂交反应位置处的荧光信号，并以图像形式显示出来。

生物芯片扫描仪可分为基于光电倍增管（PMT）的激光共聚焦扫描仪和基于电荷耦合器件（CCD）的面扫描仪两种。激光共聚焦扫描仪的激发光源多采用绿色532nm和红色635nm的激光器，荧光标记染料多为cy3和cy5。

本文提出一种新型的激光共聚焦生物芯片扫描仪，它的二维扫描装置由光学扫描与机械扫描相结合来实现。其中生物芯片的横向扫描由远心f-θ扫描物镜与振镜实现，纵向扫描由步进电机驱动精密导轨实现。

cy3与cy5的荧光信号由一个PMT分时检测，消除了两种信号之间的串扰。并且分析了影响该扫描仪的分辨率、信噪比及灵敏度的因素，给出了实验结果。