专利名称：一种基于闭环方式的双激光共轭聚焦基因芯片扫描仪的制作方法
技术领域：
本发明涉及受激荧光信号强度测量装置，特别涉及一种基于闭环方式的双激光共轭聚焦基因芯片扫描仪。
背景技术：
图1为普通双激光共轭聚焦基因芯片扫描仪的示意图。如图1所示，来自不同激光器(未画出)的激光束1照射至分色滤光片2上，由于分色滤光片2对激光束1具有很强的反射作用，因此大部分激光束1被反射至基因芯片3。基因芯片3在激光束1的照射下产生受激荧光4(图中以虚线表示)，由于分色滤光片2对受激荧光4具有很强的透射作用，因此这些大部分受激荧光4将透射过分色滤光片2并由光电传感器5接收。通过对这些荧光信号进行分析处理即可获得基因芯片的各种信息。显然，激光强度的漂移变化将不可避免地导致受激荧光强度作相应地变化，从而降低整个扫描仪的稳定性和可靠性，因此应该尽可能地使激光束强度恒定不变。
在现有技术中，解决上述问题的方式一般着眼于激光器强度的控制，即，通过使激光器的工作状态保持不变来尽量减少激光束强度的漂移变化，但是这种方式增加了扫描仪整机的复杂性，制造和维护成本也有所提高，而且稳定性和可靠性不佳。
发明内容
因此本发明的目的是提供一种双激光共轭聚焦基因芯片扫描仪，它具有出色的稳定性和可靠性。
本发明的上述目的通过以下技术方案实现一种双激光共轭聚焦基因芯片扫描仪，包含发射不同波长激光束的激光光源、位于激光束光路上的分色滤光片和位于分色滤光片之后的受激荧光光路上的荧光信号检测单元，其中，分色滤光片将来自激光光源的大部分激光束反射至基因芯片，并且使基因芯片产生的受激荧光信号透射后射向荧光信号检测单元，其进一步包含激光强度检测单元，其位于分色滤光片之后的激光束光路上以测量透射过分色滤光片的激光束强度；以及荧光信号强度修正单元，其与激光强度检测单元和荧光信号检测单元相连，用于根据激光强度检测单元测得的激光束强度相对标准激光束强度的变化值来修正荧光信号检测单元测得的荧光信号强度以得到标准激光束强度下的荧光信号强度。
比较好的是，在上述双激光共轭聚焦基因芯片扫描仪中，所述激光强度检测单元和荧光信号检测单元为光电传感器。
与现有技术的双激光共轭聚焦基因芯片扫描仪相比，本发明在原有光学系统中增加了一个检测激光强度的分光路并根据分光路上的激光强度来修正测得的荧光信号强度，由此构成一种光学闭环系统。由于闭环系统的控制性能远远优于开环系统，因此本发明的基因芯片扫描仪具有出色的稳定性和可靠性。
图1为普通双激光共轭聚焦基因芯片扫描仪的示意图。
图2为按照本发明较佳实施例的双激光共轭聚焦基因芯片扫描仪的示意图。
具体实施例方式
在双激光共轭聚焦基因芯片扫描仪中，激光的作用使基因芯片受激产生荧光，因此荧光信号的强度将随激光强度的变化而变化。本发明的基本思路是实时跟踪激光强度的漂移变化，并利用检测到的漂移变化量来对测得的荧光信号进行修正补偿处理，从而减少或消除激光器光强漂移变化对整个扫描仪的影响，提高了仪器的稳定性和可靠性。从自动控制理论的角度看，本发明的双激光共轭聚焦基因芯片扫描仪实际上是在原有光学系统中引入一个检测激光强度的分光路以构成一种光学闭环系统，而分光路上的激光强度变化量则可视为反馈信号，用来修正补偿测得的荧光信号强度。
以下借助附图描述本发明的较佳实施例。
该实施例包含激光器21a和21b、分色滤光片22a～22b、作为光强检测单元的光电传感器23a～23b和荧光信号强度修正单元(未画出)，其中，激光器21a和21b分别发射波长为λ1和λ2的激光束。
如图2所示，对于激光器21a发射的波长为λ1的激光束(图中以实线表示)，由于分色滤光片22a和22b对其具有很强的反射作用，因此该光束依次经分色滤光片22a和22b的反射至基因芯片24表面。对于激光器21b发射的波长为λ2的激光束(图中以实线表示)，由于分色滤光片22a对其具有很强的透射作用而分色滤光片22b对其具有很强的反射作用，因此该光束依次经分色滤光片22a的透射和分色滤光片的22b反射，也照射至基因芯片24表面。
基因芯片在波长为λ1的激光束照射下产生波长为λ3的受激荧光信号(图中以虚线表示)，由于分色滤光片22b对受激荧光具有很强的透射作用，因此大部分的受激荧光将透射过分色滤光片22b。由于分色滤光片22c对波长为λ3的受激荧光具有很强的反射作用，因此大部分波长为λ3的受激荧光射向光电传感器23c。另一方面，基因芯片在波长为λ2的激光束照射下产生波长为λ4的受激荧光信号(图中以虚线表示)，由于分色滤光片22b对受激荧光具有很强的透射作用，因此大部分的受激荧光将透射过分色滤光片22b。由于分色滤光片22c对波长为λ3的受激荧光具有很强的透射作用，因此大部分波长为λ4的受激荧光射向光电传感器23d。
入射到分色滤光片22b的激光束虽然大部分被反射向基因芯片，但是仍然有小部分透射过分色滤光片22b。由于分色滤光片22d对透射过的波长为λ1的激光束具有很强的透射作用，因此大部分波长为λ1的激光束将透射过分色滤光片22d被光电传感器23a接收。另一方面，由于分色滤光片22d对透射过的波长为λ2的激光束具有很强的反射作用，因此大部分波长为λ2的激光束将经分色滤光片22d反射向光电传感器23b。
在本发明中，荧光信号强度修正单元(未画出)与光电传感器23a～23d相连以接收波长为λ1和λ2的激光束强度和波长为λ3和λ4的受激荧光信号强度，并根据激光束强度相对标准激光束强度的变化值来修正受激荧光信号强度。
具体而言，当光电传感器23a检测到的波长为λ1的激光束强度增大或减小时，光电传感器23c测得的荧光信号强度也将相应增大或减小，为了使基因芯片各扫描单元受激发射的荧光信号都在同一条件下进行比较，就需要按照下式扣除激光束强度变化对荧光信号强度的影响I′λ3＝Iλ3+ΔIλ3(1)这里，I′λ3为光电传感器23c测得的在某一标准激光束强度I′λ1下产生的受激荧光信号强度，假设基因芯片各扫描单元受激发射的荧光信号都在该标准激光束强度I′λ1下进行比较，Iλ3为光电传感器23c测得的在另一激光束强度Iλ1下产生的受激荧光信号强度，而ΔIλ3为激光束强度从I′λ1变化至Iλ1时对扫描单元受激产生的荧光信号强度的影响程度或修正值，因此它与激光束强度之差(I′λ1-Iλ1)有关，当(I′λ1-Iλ1)＞0时，表明当前的荧光信号强度是在较低的激光束强度下测得的，因此需要加上一个正的修正值，即ΔIλ3＞0，反之，当(I′λ1-Iλ1)＜0时，表明当前的荧光信号强度是在较高的激光束强度下测得的，因此需要减去一个正的修正值，即ΔIλ3＜0。
同样，当光电传感器23b检测到的波长为λ2的激光束强度增大或减小时，光电传感器23d测得的荧光信号强度也将相应增大或减小，为了使基因芯片各扫描单元受激发射的荧光信号都在同一条件下进行比较，就需要按照下式扣除激光束强度变化对荧光信号强度的影响I′λ4＝Iλ4+ΔIλ4(2)这里，I′λ4为光电传感器23d测得的在某一标准激光束强度I′λ2下产生的受激荧光信号强度，假设基因芯片各扫描单元受激发射的荧光信号都在该标准激光束强度I′λ2下进行比较，Iλ4为光电传感器23d测得的在另一激光束强度Iλ2下产生的受激荧光信号强度，而ΔIλ4为激光束强度从I′λ2变化至Iλ2时对扫描单元受激产生的荧光信号强度的影响程度或修正值，因此它与激光束强度之差(I′λ2-Iλ2)有关，当(I′λ2-Iλ2)＞0时，表明当前的荧光信号强度是在较低的激光束强度下测得的，因此需要加上一个正的修正值，即ΔIλ4＞0，反之，当(I′λ2-Iλ2)＜0时，表明当前的荧光信号强度是在较高的激光束强度下测得的，因此需要减去一个正的修正值，即ΔIλ4＜0。
对于本领域内的技术人员来说，如何确定修正值ΔIλ3和ΔIλ4应该是显而易见的。例如可以下列方式确定修正值，首先用不同强度的激光束照射作为标准样品的基因芯片并测量相应的受激荧光信号强度，随后将某一标准激光束强度下的受激荧光信号强度与这些受激荧光信号强度相减，由此即可得到各种强度下相对标准激光束强度的受激荧光信号强度修正值。又如，如果激光束强度之差(I′λ1-Iλ1)或(I′λ2-Iλ2)与ΔIλ3或ΔIλ4之间可用一定的数学解析式表示，则可根据激光束强度之差直接计算ΔIλ3或ΔIλ4。总之，本领域内技术人员无需创造性的劳动即可获得确定修正值ΔIλ3和ΔIλ4的各种方式，因此这方面的改动或变化都属于本发明所附权利要求的保护范围。
权利要求
1.一种双激光共轭聚焦基因芯片扫描仪，包含发射不同波长激光束的激光光源、位于激光束光路上的分色滤光片和位于透射过分色滤光片的受激荧光光路上的荧光信号检测单元，其中，分色滤光片将来自激光光源的大部分激光束反射至基因芯片，并且使基因芯片产生的受激荧光信号透射后射向荧光信号检测单元，其特征在于，进一步包含激光强度检测单元，其位于透射过分色滤光片的激光束光路上以测量透射过分色滤光片的激光束强度；以及荧光信号强度修正单元，其与激光强度检测单元和荧光信号检测单元相连，用于根据激光强度检测单元测得的激光束强度相对标准激光束强度的变化值来修正荧光信号检测单元测得的荧光信号强度以得到标准激光束强度下的荧光信号强度。
2.如权利要求1所述的双激光共轭聚焦基因芯片扫描仪，其特征在于，所述激光强度检测单元和荧光信号检测单元为光电传感器。
全文摘要
本发明提供一种双激光共轭聚焦基因芯片扫描仪，包含激光光源、分色滤光片、检测受激荧光信号的荧光信号检测单元和承载基因芯片的平台，其中，分色滤光片将来自激光光源的大部分激光束反射至基因芯片，并且使受激荧光信号透射后射向荧光信号检测单元，其进一步包含激光强度检测单元，其位于分色滤光片之后以测量透射过分色滤光片的激光束强度；以及荧光信号强度修正单元，其与激光强度检测单元和荧光信号检测单元相连，用于根据激光强度检测单元测得的激光束强度变化值来修正荧光信号强度。与现有技术的双激光共轭聚焦基因芯片扫描仪相比，本发明的基因芯片扫描仪引入光学闭环系统来修正测得的荧光信号强度，因此具有出色的稳定性和可靠性。
文档编号G01N21/64GK1580745SQ0314194
公开日2005年2月16日 申请日期2003年7月30日 优先权日2003年7月30日
发明者冯哲民, 邵晖, 王铁铭 申请人:上海爱普特仪器有限公司