生物芯片扫描仪高速扫描台研究

摘要：

随着生物工程技术的不断发展，生物芯片的制作技术和检测技术越来越受到人们的关注。简要介绍了生物芯片的概念及其应用、生物芯片检测仪的种类及国外的发展状况，着重阐述了国内研制的激光共聚焦生物芯片扫描仪的高速二维扫描台，主要包括扫描台的结构、扫描原理、技术要求和如何实现这些要求以及扫描台控制的实现问题等。最后简要介绍了目前国内生物芯片检测仪的研究进展情况。

引言

生命科学是当今世界科技发展的最大热点之一，而人类基因组（HGP）计划又是生命科学研究中的重中之重，该计划从1990年正式实施，其目标是在2005年完成对30亿个人体基因组DNA碱基的序列测定。而要完成这项庞大的工程就必须要建立一种新的技术来分析DNA序列。因此，对生物芯片（biochip）的研究便应运而生。通常所说的生物芯片技术主要是指通过平面微细加工技术在固体芯片表面构建出微流体分析单元和系统，从而实现对细胞、蛋白质、核酸以及其它生物组织的准确、快速、大信息量的检测。近年来，生物芯片的研究工作主要集中在具有核酸序列分析功能的芯片的研究，故又被称作基因芯片（gene chip）或DNA芯片 （DNA chip）。

生物芯片制备成功后，如何检测它也是一个制约其快速发展的难点。生物芯片按标记种类可分为荧光染料、化学发光和放射性标记三种。目前大部分生物芯片采用荧光染料标记，对这类芯片的检测一般采用光电倍增管扫描仪或CCD扫描仪。光电倍增管扫描仪一般用激光作为激发光源，分为共聚焦扫描仪和非共聚焦扫描仪。由于激光共聚焦扫描仪具有较高的探测灵敏度和信噪比，可探测到每平方微米0.1个荧光分子，且其动态范围一般可达2¹⁶，因此目前其市场占有率最高。目前国际上生产商用激光扫描仪的主要是：Packard仪器公司出品的ScanArray系列激光扫描仪，采用激光共聚焦线性扫描光路；Genomic SolutionsGene公司出品的GeneTAC LS IV激光扫描仪，采用的是非共聚焦扫描光路；Axon公司出品的GenePix 4000B激光扫描仪，也采用非共聚焦光路。

当前，生物芯片作为一种新兴技术正处于蓬勃发展阶段，其应用前景十分广泛。目前主要用于基因表达分析、基因突变检测、药物筛选等领域，另外在农业和林业中也有应用。随着生物芯片技术的发展，其应用必将拓展到更大范围。

下面主要介绍激光共聚焦扫描仪的高速扫描台的结构、扫描原理、技术要求及扫描台的控制问题。

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