专利名称：全光纤全固化生物微阵列芯片扫描仪的制作方法
技术领域：
本发明涉及的是一种测试技术领域的扫描仪，具体地说，是一种全光纤全固化生物微阵列芯片扫描仪。
背景技术：
生物芯片是当前生命科学领域中迅速发展起来的一项新技术，通过微加工技术在固体表面构建的微型生物化学分析系统，可实现对蛋白质、DNA以及其他生物组分的准确、快速、大信息量的检测和分析，是高效地大规模获取相关生物信息的有力手段。上世纪90年代美国Affymatrix公司实现了DNA探针分子的高密度集成，推出了商业化的基因芯片和芯片扫描阅读仪。生物芯片扫描仪通常采用激光共聚焦扫描仪或CCD摄像技术。激光共聚焦芯片扫描仪以激光作激发光源，光电倍增管检测，因而灵敏度更高，可检测每平方微米零点几个分子荧光。激光聚焦后产生极小的光斑，因此具有较高的分辨率，可达几个微米。另外聚焦后产生强度激光激发荧光产生，可大大提高检测灵敏度。并利用其高速扫描，作用时间极短，从而避免光漂白作用，激光共聚焦芯片扫描仪是目前技术最为先进，适用性最好的扫描仪。这类扫描仪典型的有AppliedBioScience公司的ScanArray系列芯片扫描仪。
经对现有技术文献的检索发现，S.W.Paddock所发表的论文“Confocallaser scanning microscopy”(激光共聚焦显微扫描).Biotechniques，1999，27(5)992-996，(1999年发表于《生物技术》)，与Michael B.Sinclair，Jerilyn A.Timlin，David M.Haaland，and Margaret Werner-Washburne所发表的论文“Design，construction，characterization，and application of a hyperspectral microarrayscanner”(高光谱微阵列扫描仪其设计、结构、特征及应用)APPLIED OPTICS_Vol.43，No.10_1 April 2004(2004年发表于《应用光学》)此二文详细介绍了典型的激光共聚焦及CCD芯片扫描仪技术，扫描仪的共聚焦系统由反射/透射膜片，棱镜，衰减片，采集荧光物镜，探测物镜，窄带滤波片，小孔空间成相元件组成，激光经反射后进入光路系统，衰减片衰减激光能量，再反射进入物镜，物镜将光束聚焦于芯片上，同时芯片上的散射荧光又由物镜接收，经反射后由窄带滤波片滤波，探测物镜聚焦，小孔空间成相进行滤波后，由光电倍增管接收荧光信息。其不足之处是1.为使光学系统稳定运行及调校必须有足够的机体空间及沉重的底座，造成扫描仪体积庞大且重量过重；若激发光光源数目增加则机体体积与重量在产品设计上极难控制。2.扫描仪内光学系统对震动十分敏感，搬运或移动极易造成光学系统的精准度遗失，如探测物镜聚焦后进入小孔空间成相其精准度就极易因震动而移位，使得噪声提高。3.加工工艺复杂且成本高昂，调校需专业光学工程人员。4.对杂散光敏感。
发明内容
本发明目的在于克服现有技术中的不足，提供一种全光纤全固化生物微阵列芯片扫描仪，使其通过光纤连接各特定的光学器件，降低各器件对各种振动及温度的敏感性，提高光学稳定性及仪器适应性，有效地解决了复杂而又高昂的光学系统调整的机械设计及加工问题，从而有效降低了扫描仪的成本。
本发明是通过以下技术方案实现的，本发明包括若干个激光器、波分复用器、光环行器、光准直器、生物芯片、若干个滤波器、若干个光探测器、数据读取卡，若干个激光器分别通过光纤与波分复用器相连接，波分复用器与光环行器通过光纤连接，光环行器的一端与光准直器通过光纤连接，生物芯片面向光准直器发射光信号的一端平放，光环行器的另一端依次与若干个滤波器通过光纤串接，若干个滤波器分别与若干个光探测器通过光纤连接，若干个光探测器通过数据线与数据读取卡相连，滤波器、光探测器的个数均与激光器的个数相同。
所述的激光器，其波长分别与其对应的生物芯片染色剂的激发波长相同。
所述的波分复用器，其工作波长与其对应的激光器的波长相同。
所述的光准直器可以是光纤自聚焦透镜，也可以是光学物镜。
所述的滤波器，其工作波长与其对应的激光器所激发的荧光波长相同。
所述的光探测器为光电倍增管、雪崩二极管、光电二极管或半导体光学元件。
本发明的工作过程是若干个激光器产生的激光光源分别经光纤传输后，由波分复用器连接合成进一根光纤，光源组发射多束不同波长的激光至波分复用器，由其合成单路光后经单根光纤传输进入光环行器，光通过光环行器后，再经过光准直器聚焦后投射到生物芯片上作双波长激发荧光产生，由准直器收集到的激发荧光信号由准直器进入光纤，再传送至光环行器中。从光环行器的另一端口输出的光再进入与之荧光波长对应的若干个滤波器，由若干个滤波器分别滤出不同波长的激发荧光，分别由若干个光探测器探测转化成电信号，再由数据读取卡读取。
本发明的有益效果是1.因采全固态化设计，机械及光学稳定性极好，所有元件几乎与半导体元件相同，使用寿命长；2.光路系统设计以光纤传送光信号，对杂散光较不敏感且可大幅节省整个机体空间，缩小机体尺寸，减轻仪器重量，机体机构设计更为灵活；3.因机构设计可灵活操作，可发展更多种激发光的波长同步输入而不会让体积与重量失控，同时也可与其他相关生化检测设备构装结合，提高产品附加价值。4.大量简化生产流程，使之易于控制，不须投资高昂的光学测试载具及光学仪器在生产流水线上，降低生产线投资成本，从而使产品成本下降；5.全固态化光学元件在机体机构内定位后对震动较不敏感，易于搬运，易于维修保养。6.全固态化光学元件提供客观的规格量化数据，调校效率高，较易训练维修人员。7.与其他技术方案不同之处在于将光信号由三维或二维自由空间传送转换至一维的光纤内，使光信号传送更易于控制与管理，就生物芯片扫描仪而言是在光路系统结构上创新。
图1为本发明结构示意图具体实施方式
如图1所示，本发明包括激光器1、2、波分复用器3、光环行器4、光准直器5、生物芯片6、滤波器7、滤波器8、光探测器9、光探测器10、数据读取卡11，激光器1、2分别通过两根光纤与波分复用器3相连接，波分复用器3与光环行器4通过光纤连接，光环行器4的一端与光准直器5通过光纤连接，生物芯片6面向光准直器5发射光信号的一端平放，光环行器4的另一端依次与滤波器7、滤波器8通过光纤串接，滤波器7、滤波器8分别与光探测器9、光探测器10通过光纤连接，光探测器9、光探测器10通过数据线与数据读取卡11相连。
所述的两个激光器1、2，其波长分别与其对应的生物芯片染色剂的激发波长相同。
所述的波分复用器3，其工作波长与其对应的激光器1、2的波长相同。
所述的光准直器5是光纤自聚焦透镜或光学物镜。
所述的滤波器7，其工作波长分别与其对应的激光器1所激发的荧光波长相同。所述的滤波器8，其工作波长分别与其对应的激光器2所激发的荧光波长相同。激光器1所激发的荧光通过滤波器7进入光探测器，激光器2所激发的荧光通过滤波器8进入光探测器。
所述的光探测器9、10，为光电倍增管、雪崩二极管、光电二极管或半导体光学元件。
权利要求
1.一种全光纤全固化生物微阵列芯片扫描仪，包括若干个激光器(1、2)、波分复用器(3)、光环行器(4)、光准直器(5)、生物芯片(6)、若干个滤波器(7、8)、若干个光探测器(9、10)、数据读取卡(11)，其特征在于，若干个激光器(1、2)分别通过光纤与波分复用器(3)相连接，波分复用器(3)与光环行器(4)通过光纤连接，光环行器(4)的一端与光准直器(5)通过光纤连接，生物芯片(6)面向光准直器(5)发射光信号的一端平放，光环行器(4)的另一端依次与若干个滤波器(7、8)通过光纤串接，若干个滤波器(7、8)分别与若干个光探测器(9、10)通过光纤连接，若干个光探测器(9、10)通过数据线与数据读取卡(11)相连，滤波器(7、8)、光探测器(9、10)的个数均与激光器(1、2)的个数相同。
2.根据权利要求1所述的全光纤全固化生物微阵列芯片扫描仪，其特征是，所述的若干个激光器(1、2)，其波长分别与其对应的生物芯片染色剂的激发波长相同。
3.根据权利要求1所述的全光纤全固化生物微阵列芯片扫描仪，其特征是，所述的波分复用器(3)，其工作波长与其对应的激光器(1、2)的波长相同。
4.根据权利要求1所述的全光纤全固化生物微阵列芯片扫描仪，其特征是，所述的光准直器(5)是光纤自聚焦透镜或光学物镜。
5.根据权利要求1所述的全光纤全固化生物微阵列芯片扫描仪，其特征是，所述的滤波器(7、8)，其工作波长分别与其对应的激光器(1、2)所激发的荧光波长相同。
6.根据权利要求1所述的全光纤全固化生物微阵列芯片扫描仪，其特征是，所述的光探测器(9、10)，为光电倍增管、雪崩二极管、光电二极管或半导体光学元件。
全文摘要
一种全光纤全固化生物微阵列芯片扫描仪，属于生物医疗测试仪器技术领域。本发明包括若干个激光器、波分复用器、光环行器、光准直器、生物芯片、若干个滤波器、若干个光探测器、数据读取卡，若干个激光器分别通过光纤与波分复用器相连接，波分复用器与光环行器通过光纤连接，光环行器的一端与光准直器通过光纤连接，生物芯片面向光准直器发射光信号的一端平放，光环行器的另一端依次与若干个滤波器通过光纤串接，若干个滤波器分别与若干个光探测器通过光纤连接，若干个光探测器通过数据线与数据读取卡相连。本发明通过光纤连接各特定的光学器件，降低各器件对各种振动及温度的敏感性，提高光学稳定性及仪器适应性。
文档编号G01N21/84GK1731152SQ200510028878
公开日2006年2月8日 申请日期2005年8月18日 优先权日2005年8月18日
发明者詹黎, 王胤睿, 陈蓬湘 申请人:苏州工业园区神州光研有限公司