一种微阵列芯片扫描仪的光学系统的制作方法

本实用新型属于生物医药的测试领域，具体涉及一种微阵列芯片扫描仪的光学系统。

背景技术：

微阵列分为cdna微阵列和寡聚核苷酸微阵列，微阵列上印有大量已知部分序列的dna探针,微阵列技术就是利用分子杂交原理，使同时被比较的标本(用同位素或荧光素标记)与微阵列杂交，通过检测杂交信号强度及数据处理，把他们转化成不同标本中特异基因的丰度,从而全面比较不同标本的基因表达水平的差异。具体应用过程为：a制备靶点：从生物标本中提取核苷酸并进行标记；b杂交：让靶点与芯片上的cdna或寡核苷酸序列进行孵育；c获取数据：扫描与探针杂交的靶点表现出来的信号强度；d数据分析：从大量数据中得出具有生物学意义的结论。其中步骤c中利用微阵列扫描仪进行扫描是进行数据采集的关键步骤，现有技术中的微阵列扫描仪使用的光学系统用分光镜来分离光束，如图1所示，激光发生器9发出的激光束通过激发光滤镜11入射到分光镜10上；经分光镜10反射的光束再经过激发光物镜组7，最后聚焦在微阵列芯片8表面；微阵列芯片8上的荧光分子12受到激光束激发而发射出荧光，发射的荧光经激发光物镜组7进行准直后通过分光镜10；从分光镜10透过的光束经过反射镜5反射到发射光滤镜组4过滤后，再由发射光物镜组3聚焦通过针孔2，最后由检测器1进行收集。上述传统光学系统当激发光穿过分光镜时激光会损失能量，发射光经过分光镜时也会有能量损失，导致系统灵敏度降低。如果激发光倾斜入射来避免使用分光镜，普通微阵列芯片的玻璃表面会反射1％或更多入射的激发光，使其进入检测光路，由于在大多数实验中发射光强度仅为激发光强度的数百万分之一，从玻璃表面反射的激发光会造成显著的背景问题；最后，因为分光镜通常是为某一特定波长设计的，当使用新的激发光源或者使用多种激发光源时需要对分光镜进行调整，这些问题增加了光学系统设计的难度。

技术实现要素：

实用新型目的：本实用新型旨在提供一种能够显著改善微阵列芯片扫描仪测试精度的微阵列芯片扫描仪的光学系统。

技术方案：一种微阵列芯片扫描仪的光学系统，包括入射光系统和发射光系统，所述入射光系统设置于微阵列芯片扫描仪中的微阵列芯片的背面方，所述发射光系统设置于微阵列扫描仪中的微阵列芯片的正面方，所述入射光系统包括激光发生器和激发光滤光片，所述激光发生器发射的激光束经过激发光滤光片后垂直入射到微阵列芯片的背面，所述发射光系统包括发射光滤镜组、发射光物镜组、针孔和检测器，微阵列芯片上的试样受到光束激发后发出的荧光经激发光物镜组准直，然后依次经过发射光滤镜组、发射光物镜组、针孔后被检测器接收。

进一步的，所述发射光系统还包括设置于激发光物镜组和发射光滤镜组之间的反射镜，所述发射光经激发光物镜组准直后，入射到反射镜，经反射镜反射后进入发射光滤镜组，如果安装空间不能满足要求，则可以通过反射镜改变传播方向。

进一步的，所述发射光系统还包括设置于激发光滤光片和激发光物镜组之间的反射镜，由反射镜出射的激发光垂直入射微阵列芯片背面，用于满足安装需求。

进一步的，所述激光发生器设置有两个。

进一步的，所述发射光滤镜组包括两片或更多滤光镜以滤过不同波长的光。

进一步的，所述检测器为一光电倍增管。

进一步的，所述激发光滤光片和微阵列芯片背面还设置有激发光物镜组，增强入射点能量。

有益效果：本实用新型所涉及的微阵列芯片扫描仪的光学系统，入射光系统发出的激发光从与其配套的微阵列芯片的背面垂直入射，光学系统中不必使用分光镜，从而避免了由于分光镜导致的激发光源和发射光源衰减的缺陷，由于入射光系统和反射光系统处于芯片的不同方向，激发光的反射光不会混入发射光的光路中，提升了光学系统的灵敏度，显著改善了整个微阵列扫描仪的测试精度；而且，分光镜不能兼容不同波长的激光的缺陷也同时消除。

附图说明

图1现有技术中微阵列芯片扫描仪的光学系统示意图；

图2本实用新型的光学系统示意图一；

图3本实用新型的光学系统示意图二；

图4与现有技术中微阵列芯片扫描仪的光学系统配合使用的微阵列芯片的示意图；

图5与本实用新型微阵列芯片扫描仪的光学系统配合使用的微阵列芯片的示意图。

具体实施方式

为进一步了解本实用新型的内容，结合附图及实施例对本实用新型作详细描述。

本实用新型搭配使用的微阵列芯片(如图5)不同于传统的微阵列芯片(如图4)，包括无色透明玻璃载片17和设置于无色透明玻璃载片17上表面的功能材料阵列，功能材料阵列中每个阵列单元13包括设置于阵列单元边缘的方形功能材料区15和设置于阵列单元中心的圆形空白区14，功能材料区表面有固化cdna或者寡核苷酸序列。因为每个阵列单元中心设置有空白区，当液相的样本到达阵列单元的功能区时，两者进行杂交孵育，杂交完成标本会充满整个空白区，也可以进行人工的方式对杂交完的样本进行干预使其充满整个空白区，比如进行微振动，当把微阵列芯片置入微阵列芯片扫描仪进行扫描时，允许激光器发射的激光束从无色透明玻璃载板的下表面入射，直接对准阵列单元的空白区，直接穿过透明玻璃载板作用到空白区中的杂交完成样本，样本受激发后发射的荧光直接从其上表面进入发射光系统进行检测。

实施例1

本实施例所述的一种微阵列芯片扫描仪的光学系统，如图2所示，包括入射光系统和发射光系统，所述入射光系统设置于微阵列芯片扫描仪中的微阵列芯片8的背面方，所述发射光系统设置于微阵列扫描仪中的微阵列芯片8的正面方，所述入射光系统包括激光发生器9、激发光滤光片11和激发光物镜组16，所述激光发生器9发射的激光束依次经过激发光滤光片11、激发光物镜组16从微阵列芯片8背面垂直入射到圆形空白区14，所述发射光系统包括准直物镜组16、发射光滤镜组4、发射光物镜组3、针孔2和光电倍增管，微阵列芯片8上的试样受到激光束激发后发出的荧光经准直物镜组16准直，然后依次经过发射光滤镜组4、发射光物镜组3、针孔2后被光电倍增管接收。

实施例2

本实施例所述的一种微阵列芯片扫描仪的光学系统，如图3所述，包括入射光系统和发射光系统，所述入射光系统设置于微阵列芯片扫描仪中的微阵列芯片8的背面方，所述发射光系统设置于微阵列扫描仪中的微阵列芯片8的正面方，所述入射光系统包括激光发生器9、激发光滤光片11，所述激光发生器9发射的激光束经过激发光滤光片11后从微阵列芯片8背面垂直入射到圆形空白区14，所述发射光系统包括准直物镜组16、反射镜5、发射光滤镜组4、发射光物镜组3、针孔2和光电倍增管，微阵列芯片8上的试样受到激光束激发后发出的荧光经准直物镜组16准直，然后照射到反射镜5上，改变光路传播方向，反射镜5的出射光依次经过发射光滤镜组4、发射光物镜组3、针孔2后被光电倍增管接收。

技术特征：

1.一种微阵列芯片扫描仪的光学系统，包括入射光系统和发射光系统，其特征在于，所述入射光系统设置于微阵列芯片扫描仪中的微阵列芯片(8)的背面方，所述发射光系统设置于微阵列扫描仪中的微阵列芯片(8)的正面方，所述入射光系统包括激光发生器(9)和激发光滤光片(11)，所述激光发生器发射的激光束经过激发光滤光片后垂直入射到微阵列芯片的背面，所述发射光系统包括准直物镜组(16)、发射光滤镜组(4)、发射光物镜组(3)、针孔(2)和检测器(1)，微阵列芯片上的试样受到激光束激发后发出的荧光经准直物镜组准直，然后依次经过发射光滤镜组、发射光物镜组、针孔，最后被检测器接收。

2.根据权利要求1所述一种微阵列芯片扫描仪的光学系统，其特征在于，所述发射光系统还包括设置于准直物镜组(16)和发射光滤镜组(4)之间的反射镜(5)。

3.根据权利要求1所述一种微阵列芯片扫描仪的光学系统，其特征在于，所述发射光系统还包括设置于激发光滤光片(11)和微阵列芯片(8)背面之间的反射镜，由反射镜出射的激发光垂直入射微阵列芯片背面。

4.根据权利要求3所述一种微阵列芯片扫描仪的光学系统，其特征在于，所述激光发生器(9)设置有两个。

5.根据权利要求1所述一种微阵列芯片扫描仪的光学系统，其特征在于，所述发射光滤镜组(4)包括两片或多片滤光镜以过滤不同波长的光。

6.根据权利要求1所述一种微阵列芯片扫描仪的光学系统，其特征在于，所述检测器(1)为光电倍增管。

7.根据权利要求1所述一种微阵列芯片扫描仪的光学系统，其特征在于，所述激发光滤光片和微阵列芯片背面还设置有激发光物镜组(7)。

技术总结
本实用新型公开了一种微阵列芯片扫描仪的光学系统，包括入射光系统和发射光系统，所述入射光系统设置于微阵列芯片扫描仪中的微阵列芯片的背面方，所述发射光系统设置于微阵列扫描仪中的微阵列芯片的正面方，所述入射光系统包括激光发生器和激发光滤光片，所述发射光系统包括准直物镜组、发射光滤镜组、发射光物镜组、针孔和检测器。本实用新型避免了由于分光镜导致的激发光源和发射光源衰减的缺陷，也不会出现激发光源的反射光，提升了光学系统的灵敏度，显著改善了整个微阵列扫描仪的测试精度。

技术研发人员：杨琳
受保护的技术使用者：南京宇漾高新科技有限公司
技术研发日：2020.03.31
技术公布日：2020.12.22