专利名称：生物芯片阅读仪的制作方法
技术领域：
生物芯片阅读仪技术领域[0001]本实用新型属于分子生物学分析装置领域，尤其是涉及一种生物芯片阅读仪。
背景技术：
[0002]生物芯片(biochip或bioarray)是根据生物分子间特异相互作用的原理,将生化分析过程集成于芯片表面,从而实现对DNA、RNA、多肽、蛋白质以及其他生物成分的高通量快速检测。狭义的生物芯片概念是指通过不同方法将生物分子(寡核苷酸、cDNA、genomic DNA、多肽、抗体、抗原等)固着于硅片、玻璃片(珠)、塑料片(珠)、凝胶、尼龙膜等固相递质上形成的生物分子点阵。[0003]人乳头瘤病毒(HPV)是导致宫颈癌的病原体，开展HPV分型检测能很好的预防宫颈癌。目前提供HPV分型检测的试剂分为两大类，一种是确定是否感染了高危型HPV ;另一种是确定具体感染了哪种基因型的HPV，即实现了具体分型。[0004]在现有的对HPV基因分型的设备中，大多较为昂贵，而且往往不能实现高通量检测，患者使用这些设备检测，往往会花费高昂的检测费用，不利于普及推广。[0005]生物芯片就是生物信息微阵列，包括基因芯片、蛋白质芯片、细胞芯片和组织芯片等，本实用新型检测的生物芯片特指用微孔板装置(专利号ZL200820094742. 5)承载的， TMB(3，3’，5，5’ -四甲基联苯胺)显色的生物芯片。实用新型内容[0006]本实用新型的主要目的在于提供一种检测精度高，高通量，快速，而且成本较为低廉的生物芯片阅读仅，解决现有技术存在的缺陷。[0007]为实现所述目的，该生物芯片阅读仪包括外壳底盖，外壳顶盖，可翻转面盖，外壳底盖或者外壳顶盖设置有电源接口及可连接计算机的数据线接口，所述的外壳底盖和外壳顶盖组成的空间内固定有主板，所述主板固定有高精度机械移动平台，步进电机、图像传感器及数码摄像模块，光源及转接板；所述高精度机械移动平台一轴向设置有与可翻转面盖相匹配的托盘；另一轴向设置有图像传感器及数码摄像模块。[0008]所述的生物芯片可以是基因芯片、蛋白芯片、细胞芯片和组织芯片。[0009]进一步的改进所述的高精度机械移动平台包括X轴移动平台和Y轴移动平台，每个移动平台均设置有与之匹配的传感器。[0010]更进一步的改进所述的X轴移动平台设置有图像传感器及数码摄像模块；所述的Y轴移动平台设置有与可翻转面盖相匹配的托盘；或者所述的Y轴移动平台设置有图像传感器及数码摄像模块；所述的X轴移动平台设置有与可翻转面盖相匹配的托盘。[0011]更进一步的改进所述的图像传感器为CXD图像传感器，所述的光源为LED光源。[0012]实用新型本实用新型所述的生物芯片阅读仪集CCD、LED光源、高精度机械移动平台于一身，组成了一个芯片扫描平台，生物芯片分析软件安装于电脑上并通过电脑与阅读仪的USB连接对阅读仪进行扫描控制；阅读仪对生物芯片进行光学扫描，CCD将待扫描图像的光信号转变成电荷，然后通过模数转换器芯片将电信号转换成数字信号，此时反映生物芯片图像的光信号转变为计算机能够接受的二进制数字电子信号，最后通过USB接口送至电脑获得我们肉眼可见的芯片扫描结果图并进行贮存，生物芯片分析软件再对上述获得的芯片扫描图像进行分析处理，并最终获得HPV DNA检测及分型结果。本实用新型所述的生物芯片阅读仪检测精度高，高通量，快速，而且成本较为低廉。
[0013]图I为本实用新型所述生物芯片阅读仪外观结构示意图；[0014]图2为本实用新型所述生物芯片阅读仪主板结构示意图；[0015]图3为本实用新型所述生物芯片电路控制原理图；[0016]图4为本实用新型所述分型基因芯片阅读仪操作流程图。[0017]图中[0018]I、前面板；2、底垫；3、电源开关；4、托盘；5、上盖；6、X轴移动平台；7、Y轴移动平台；8、步进电机；9、数码摄像模块；10、转接板；61、X轴传感器；71、Y轴传感器；81、步进电机驱动器板具体实施方式
[0019]如图I及图2所示为一种HPV分型基因芯片阅读仪；包括外壳底垫2，外壳前面板 I，可翻转上盖5，外壳底盖或者外壳顶盖设置有电源接口 3及可连接计算机的数据线接口， 所述的外壳底垫2和外壳前面板I组成的空间内固定有主板,所述主板固定有高精度机械移动平台，步进电机8、CCD图像传感器及数码摄像模块9，LED光源及转接板；所述高精度机械移动平台一轴向设置有与可翻转面盖相匹配的托盘4;另一轴向设置有图像传感器及数码摄像模块。高精度机械移动平台包括X轴移动平台6和Y轴移动平台7，每个移动平台均设置有与之匹配的传感器61、71。[0020]X轴移动平台设置有图像传感器及数码摄像模块；所述的Y轴移动平台设置有与可翻转面盖相匹配的托盘。根据不同的设计，也可以在Y轴移动平台设置有图像传感器及数码摄像模块；所述的X轴移动平台设置有与可翻转面盖相匹配的托盘。[0021]其中[0022]托盘承载待检测杂交板在Y轴移动平台上移动。[0023]电源开关负责关闭或开启其他组件电源。[0024]X轴传感器光电开关，用来控制X轴承载的数码摄像模块完成归零动作。[0025]Y轴传感器光电开关，用来控制Y轴承载的托盘完成归零动作。[0026]转接板10 :提供PC与仪器的信号传送的物理接口。[0027]步进电机驱动器板81 :接受PC端传递过来的动作信号，对动作信号做出反应，控制步进电机转动方向以及转动次数。[0028]步进电机通过皮带驱动Y轴移动平台上的托盘以及驱动X轴移动平台上的数码摄像模块在相应平台上运动。[0029]X轴移动平台X轴方向水平滑杆，承载数码摄像模块，使得数码摄像模块可以在步进电机的驱动下完成X轴方向水平滑动。4[0030]Y轴移动平台Y轴方向水平滑杆，承载托盘，使得托盘及托盘中的杂交板可以在步进电机的驱动下完成Y轴方向水平滑动。[0031]数码摄像模块用来对杂交板中每个杂交孔内的基因芯片进行图像采集，并将数据通过USB线传送至PC端。[0032]图3所示为本实用新型所述HPV分型基因芯片电路控制原理图。生物芯片在多孔板内经化学显色后放入仪器Y轴移动托盘上，生物芯片由托盘经Y轴方向运送至仪器内部， PC端发送采集信号指令，X轴移动摄像机配合Y轴移动托盘对多孔板内任意芯片进行可控图像采集，采集到的图像信息通过USB线传送至PC端，分析软件通过对比像素差异自动判断杂交点位置以及分析杂交点显色强度进而判断生物芯片所检测的未知样品中所含生物信息。[0033]其中，系统电源部分为220V交流市电经电源适配器转换为步进电机驱动器电源， 向步进电机驱动器板提供16V的直流电能，步进电机驱动器板用该直流电驱动步进电机的转动，并再产生5V直流电供板上的电路工作。[0034]其中，系统外壳部分选用ABS材质设计，包含一个上翻面盖，系统托盘可以经Y轴方向进出仓口，上翻面盖负责开启或关闭仓口。[0035]其中，系统步进电机驱动部分接受PC通过USB通信线和控制信号线向步进电机驱动器板发出步进电机的运行命令，步进电机驱动器板按照命令控制X轴和Y轴步进电机转动规定的步数，完成后再通过控制信号线、USB通信线告知PC。上电复位时，步进电机驱动器板控制X轴和Y轴步进电机转动，根据对射式槽型光耦传感器信号的变化，自动寻找X轴和Y轴方向的零点位置。[0036]其中，系统数码摄像模块部分通过USB通信线与PC连接，进行拍照，并将拍得的照片传回PC。数码摄像模块还将PC通过USB通信线传来的步进电机驱动命令通过控制信号线传给步进电机驱动器板，并将步进电机驱动器板完成驱动的信号反传给PC。[0037]使用本实施例所述的HPV分型基因芯片阅读仪进行HPV基因分型的具体操作步骤简要概括如下[0038]开机归零杂交板放置在4中一打开3 —各组件通电一PC端下达归零动作信号一动作信号经10输送至81 — 8在61和71以及81共同控制下调节4和9回归至零点；[0039]信号采集PC端下达对于特定孔位的信号采集命令一采集命令经10传送至 81 — 81控制8调节4和9在6和7上的相对位置一当4和9到达待采集信号孔位上方一9 采集4中杂交芯片的图像一图像信号经10传送至PC端一完成一个采集动作。[0040]对采集到信号，进一步通过运行于控制电脑的软件进行分析。[0041]在具体使用本实施例所述的HPV分型基因芯片阅读仪进行HPV基因分型时，可按图4所示步骤进行操作。具体包括[0042]样品准备[0043]准备好装有经杂交显色的HPV分型基因芯片的微孔板，微孔板内待扫描的HPV分型基因芯片必须确保已经干燥。[0044]芯片扫描[0045]打开HPV分型基因芯片阅读仪电源及HPV分型基因芯片分析软件，将准备好的待扫描的微孔板放入仪器的托盘内进行扫描，扫描图像保存在软件默认文件夹中。[0046]结果分析[0047]从软件中调取“芯片扫描”步骤已经保存的芯片扫描图像，软件将自动对图像进行结果分析。如遇到无法自动分析的图像，可利用软件工具栏进行人工分析，最后得出各样品的HPV DNA检测及分型结果，并保存。[0048]结果输出[0049]芯片图像分析保存后，将各样本对应的临床相关信息输入并保存。检测结果和相关临床信息可生成检验报告并打印输出。检验结果可以通过设定相关的查询条件方便的进行查询。查询结果可以导出生成CSV格式文档(可用Excel软件打开)。[0050]本实施例所述的HPV分型基因芯片阅读仪集CCD、LED光源、高精度机械移动平台于一身，组成了一个芯片扫描平台，HPV分型基因芯片分析软件安装于电脑上并通过电脑与阅读仪的USB连接对阅读仪进行扫描控制；阅读仪对HPV分型基因芯片进行光学扫描，CCD 将待扫描图像的光信号转变成电荷，然后通过模数转换器芯片将电信号转换成数字信号， 此时反映HPV分型基因芯片图像的光信号转变为计算机能够接受的二进制数字电子信号， 最后通过USB接口送至电脑获得我们肉眼可见的芯片扫描结果图并进行贮存，HPV分型基因芯片分析软件再对上述获得的芯片扫描图像进行分析处理，并最终获得HPV DNA检测及分型结果。本实用新型所述的HPV分型基因芯片阅读仪检测精度高，高通量，快速，而且成本较为低廉。
权利要求1.ー种生物芯片阅读仪，包括外壳底盖，外壳顶盖，可翻转面盖，外壳底盖或者外壳顶盖设置有电源接ロ及可连接计算机的数据线接ロ，其特征是所述的外壳底盖和外壳顶盖组成的空间内固定有主板,所述主板固定有高精度机械移动平台，步进电机、图像传感器及数码摄像模块，光源及转接板；所述高精度机械移动平台一轴向设置有与可翻转面盖相匹配的托盘；另一轴向设置有图像传感器及数码摄像模块。
2.如权利要求I所述的生物芯片阅读仪，其特征是所述的高精度机械移动平台包括X轴移动平台和Y轴移动平台，每个移动平台均设置有与之匹配的传感器。
3.如权利要求2所述的生物芯片阅读仪，其特征是所述的X轴移动平台设置有图像传感器及数码摄像模块；所述的Y轴移动平台设置有与可翻转面盖相匹配的托盘。
4.如权利要求2所述的生物芯片阅读仪，其特征是所述的Y轴移动平台设置有图像传感器及数码摄像模块；所述的X轴移动平台设置有与可翻转面盖相匹配的托盘。
5.如权利要求3或者4所述的生物芯片阅读仪，其特征是所述的图像传感器为CCD图像传感器，所述的光源为LED光源。
6.如权利要求1-5任一项所述的生物芯片阅读仪，其特征是所述的生物芯片为基因芯片、蛋白芯片、细胞芯片和组织芯片。
7.如权利要求6所述的生物芯片阅读仪，其特征是所述的基因芯片为HPV分型基因芯片。
专利摘要本实用新型公开了一种生物芯片阅读仪，包括外壳底盖，外壳顶盖，可翻转面盖，外壳底盖或者外壳顶盖设置有电源接口及可连接计算机的数据线接口，其特征是所述的外壳底盖和外壳顶盖组成的空间内固定有主板，所述主板固定有高精度机械移动平台，步进电机、图像传感器及数码摄像模块，光源及转接板；所述高精度机械移动平台一轴向设置有与可翻转面盖相匹配的托盘；另一轴向设置有图像传感器及数码摄像模块。本实用新型所述的生物芯片阅读仪检测精度高，高通量，快速，而且成本较为低廉。
文档编号C12M1/36GK202808801SQ20122040339
公开日2013年3月20日 申请日期2012年8月15日 优先权日2012年8月15日
发明者黄明辉, 李勐, 黄鹤 申请人:港龙生物技术(深圳)有限公司