CN102243165B - 光子晶体编码微球生物芯片检测装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种光子晶体编码微球生物芯片检测装置，包括检测暗室（ 1 ）和分别设置在检测暗室（ 1 ）外侧的光源（ 2 ）、控制装置（ 3 ），所述光源（ 2 ）连入检测暗室（ 1 ）内，所述控制装置（ 3 ）分别连接检测暗室（ 1 ）和光源（ 2 ），分别控制光源（ 2 ）和检测暗室（ 1 ）内检测作业，其特征在于所述检测暗室（ 1 ）内设置光子晶体编码微球生物芯片（ 4 ），所述光子晶体编码微球生物芯片（ 4 ）上端设置与控制装置（ 3 ）连接的光学成像系统（ 5 ），所述光源（ 2 ）连入光学成像系统（ 5 ），所述控制装置（ 3 ）控制光学成像系统（ 5 ）对光子晶体编码微球生物芯片（ 4 ）进行编码图像与荧光信号图像的采集。该检测装置具有检测通量高，微球生物芯片编码稳定、解码简单，自动化程度高，检测成本低廉等优点。

Description

光子晶体编码微球生物芯片检测装置

技术领域

本发明属于生物芯片检测技术领域，特别涉及一种生物分子高通量与多元检测技术领域的光子晶体编码微球生物芯片检测装置。

背景技术

生物技术、材料技术、纳米技术、微电子等尖端科学技术的发展和交叉使现代分析检测进入了一个快速发展的时期。生物芯片，微全分析系统等新型分析手段也应运而生。这些新的分析方法在环境检测、食品安全检测、生物医学研究以及临床诊断等领域应用日渐广泛。例如，上个世纪末出现的阵列型生物芯片是传统分析方法的一次重要的革新，它不但可以用于基因检测还扩展到蛋白质、糖类以及细胞组织的检测。生物芯片检测的基本原理是：基片上不同坐标位置固定不同的探针分子，在探针分子与靶分子结合反应后，靶分子的种类通过坐标确定，而浓度则通过检测标记的荧光信号测定。它的特点是可以在几厘米见方的基片上固定数以万计的探针分子进行并行检测。因此，生物芯片技术极大地减少了多指标并行分析样本和试剂的用量。现在，国际上有许多著名的研究机构和企业(比如Affymetrix)在对基于该技术的分析方法和设备进行研发。现在，市场上已有可以对癌症、心血管疾病等多种疾病进行诊断和检测用的阵列型生物芯片及相应的检测装置。但是，阵列型生物芯片仍然是一种基于固液界面反应的分析方法，尽管它具有多指标并行检测能力，还是没有解决如何提高反应速度和反应灵敏度的问题。其原因在于其检测反应在二维平面上进行，比表面积小，灵敏度受限，而且分子需要通过扩散到达探针位置才能结合，反应动力学仍然很慢。更为关键的问题是对于免疫检测来说，当指标过多时抗体之间的交叉反应很难解决，阵列芯片的成百上万的多指标优势在实际应用中性价比并不高，灵活性很差，适用范围受限制，因此目前主要应用于高通量基因筛选。

为此，基于编码微载体的多元生物分子分析技术应运而生。该分析方法中的探针分子不是固定在基片上而是固定在可以与待检测溶液充分震荡混合的微球上，因此具有更快的反应动力学。而且微球具有比平面更高的比表面积，其检测灵敏度也大大提高。固定在流动载体上的探针分子不能再像阵列型生物芯片上那样利用坐标进行编码，而是利用微球内的荧光染料或者量子点加以编码识别，以实现同一反应中多指标并行检测。比如美国Luminex公司利用荧光染料对微球进行编码的xMAP液相芯片技术，最先商业化应用于传染病、癌症、心血管疾病等的早期快速检测，迅速占领市场。该技术在微孔板的每个孔内进行基于流动载体的多指标并行检测，检测指标从单个到多个灵活多变，通过自动化流体控制系统将每个微孔内的样品逐一抽送到类似于流失细胞仪的专用检测仪中进行快速荧光分析。其核心优势在于快速的反应动力学、基于微孔板的自动化高通量样品检测以及高比表面积所导致的高检测灵敏度，非常适合临床应用。因此2005年全球科技产业和行业研究的权威机构Frost&Sullivan授予xMAP技术“2005年度国际临床诊断技术革新大奖”。受此影响以及随着技术的发展，各式各样的液相芯片逐渐出现。但是，Luminex的液相芯片所采用的荧光编码微球其荧光染料不稳定，容易光漂白，同时会对荧光标记信号产生干扰作用，另外，其检测仪器原理类似流式细胞仪，价格昂贵，检测成本较高。

发明内容

本发明目的在于提供一种光子晶体编码微球生物芯片检测装置，解决了现有技术中基于编码微载体的液相芯片技术所存在的编码荧光染料不稳定以及检测仪器复杂且成本较高等问题。

为了解决现有技术中的这些问题，本发明提供的技术方案是：

一种光子晶体编码微球生物芯片检测装置，包括检测暗室和分别设置在检测暗室外侧的光源、控制装置，所述光源连入检测暗室内，所述控制装置分别连接检测暗室和光源分别控制光源和检测暗室内检测作业，其特征在于所述检测暗室内设置光子晶体编码微球生物芯片，所述光子晶体编码微球生物芯片上端设置与控制装置连接的光学成像系统，所述光源连入光学成像系统，所述控制装置控制光学成像系统对光子晶体编码微球生物芯片进行编码图像与荧光信号图像的采集。

优选的，所述控制装置包括微球芯片运动控制模块、图像自动采集与分析模块，所述图像自动采集与分析模块负责控制光学成像系统对光子晶体编码微球生物芯片进行编码图像与荧光信号图像的采集、分析；所述微球芯片运动控制模块负责控制光子晶体编码微球生物芯片的检测位置信息。

优选的，所述光子晶体编码微球生物芯片下端设置二维电动平台，所述二维电动平台上固定一个或若干个微孔板，所述光子晶体编码微球生物芯片放置在微孔板内，所述二维电动平台下端铺设导轨，所述二维电动平台一端与控制装置控制的驱动电机连接；所述驱动电机驱动光子晶体编码微球生物芯片在检测暗室内滑动。

优选的，所述光学成像系统包括滤色片组、驱动滤色片组切换的电动滤色片转轮，所述滤色片组一端设置调焦镜头，所述调焦镜头调焦使光子晶体编码微球生物芯片的检测区域处于视场范围内；所述滤色片组另一端设置与控制装置连接的CCD图像传感器，所述CCD图像传感器检测到图像信号后将图像信号转换成数字信号传输给控制装置。

优选的，所述滤色片组包括明场滤色片组和荧光滤色片组，所述电动滤色片转轮驱动滤色片组转动在CCD图像传感器与光子晶体编码微球生物芯片间切换滤色片组。

优选的，所述电动滤色片转轮为两个，所述调焦镜头内二向色镜固定于变倍镜头后方，光源经由二向色镜进入调焦镜头；所述电动滤色片转轮包括空位和激发位两个工位，其中一个电动滤色片转轮设置在CCD图像传感器和调焦镜头间，另一个电动滤色片转轮一端连接光源，另一端连接调焦镜头。

优选的，所述光子晶体编码微球生物芯片包括以光子晶体的颜色或者反射光谱作为编码的光子晶体微球，所述光子晶体微球上固定有靶分子特异性生物分子探针。

优选的，所述光子晶体微球大小在50μm到2mm之间，所述光子晶体具有蛋白石结构或反蛋白石结构。

优选的，所述光源选自氙灯、金属卤素灯、高压汞灯、白光LED或激光，所述控制装置与光源连接控制光源强度。

优选的，所述光源通过光纤耦合进入光学成像体统，或者直接耦合到光学成像系统。

具体的光子晶体编码微球生物芯片检测装置，可以由光子晶体编码微球生物芯片、光源、检测暗室、微孔板、光学成像系统等部分组成。其中光子晶体编码微球生物芯片放置于微孔板的微孔中；光子晶体编码微球生物芯片的运动与控制主要靠导轨与XY二维电动平台；光学成像系统主要包括可电动变倍的调焦镜头、电动滤色片转轮、滤色片组和具有高灵敏度彩色的CCD传感器；光源通过光纤耦合进入光学成像系统，实现同轴照明；控制装置为计算机，内设置图像自动采集与分析软件，控制装置其他部件的自动化操作与运行，并处理、分析与输出采集的图像数据；导轨、XY二维电动平台、调焦镜头、电动滤色片转轮、滤色片组和CCD传感器都位于检测暗室内，以保证荧光信号成像过程中不受外界杂散光的影响。

该光子晶体编码微球生物芯片检测装置的工作流程如下：

光子晶体编码微球生物芯片放入微孔板的微孔中，微孔板放置于XY二维电动平台的卡座上，XY二维电动平台在导轨上进行滑移；控制装置控制伺服电机等装置将XY二维电动平台和装有微球芯片的微孔板输入检测暗室中的特定位置；并控制XY二维电动平台将微孔板的第一个微孔移动至调焦镜头的视场范围内；图像自动采集与分析软件首先控制滤色片转轮切换至明场滤色片组，选择合适的光源强度以及CCD曝光参数，然后根据微孔板的规格控制调焦镜头对微孔内的微球芯片进行自动变倍与对焦；接着控制装置通过图像自动采集与分析软件控制光源和光学成像系统进行明场图像采集，之后滤色片转轮切换至荧光滤色片组，选择合适的光源和光学成像系统参数进行荧光信号图像的采集。第一个微孔的编码图像与荧光信号图像采集完成后，XY二维电动平台将微孔板第二个微孔移至调焦镜头视场范围，分别采集光子晶体编码微球芯片荧光信号图像与编码图像，微孔板其余各个微孔依次类推，直至整个微孔板所有微孔内微球芯片的编码图像与荧光信号图像都采集完毕。

该光子晶体编码微球生物芯片检测装置的检测原理为：

不同结构光子晶体具有不同的结构色或者反射光谱，该结构色或者反射光谱作为微球的编码，在不同编码微球上固定不同的生物分子探针，当与靶分子结合之后，通过信号分子的荧光就可以知道靶分子的有无，而靶分子的种类则通过微球的编码来确定，由此实现多元生物分子检测反应。光子晶体编码微球芯片位于微孔板的微孔内，其明场图像可以识别微球的颜色，也就是微球的编码，而荧光信号图像则可以获取靶分子的有无或者丰度信息，因为明场图像和荧光信号图像的采集视场与位置相同，因此对明场图像和荧光信号图像的比对就可以解析出靶分子的种类以及浓度信息；而高通量的微孔板则可以在不同的微孔内通过编码微球芯片检测不同的样品，因此该检测仪器可以实现高通量样品的多元生物分子检测。

本发明光子晶体编码微球生物芯片检测装置提供明场编码图像与荧光信号图像的照明条件的光源强度可以通过控制装置内图像自动采集与分析软件控制，也可以手工调节；光源通过光纤耦合进入光学成像系统，也可以直接耦合到光学成像系统。

本发明光子晶体编码微球生物芯片检测装置的光源可以采用单光源模式，通过光学成像系统中的滤色片组切换分别提供明场编码图像与荧光信号图像采集的照明条件，选择范围为氙灯、金属卤素灯、高压汞灯、白光LED。光源也可以采用双光源模式，通过光学成像系统中的光路切换开关和滤色片组合体统图像采集系统的所需的照明条件，其中一个光源提供明场编码图像采集的照明条件，选择范围为氙灯、金属卤素灯、高压汞灯、白光LED；另一个光源提供荧光信号图像采集的照明条件，选择范围为LED或者激光。

本发明光子晶体编码微球生物芯片检测装置的光子晶体编码微球芯片放置于微孔板的微孔中，每个微孔放置一个编码微球的组合，校正和标准品编码微球可以分散于每个微孔中，也可以单独放置于一个微孔中；所用微孔板为24孔板、96孔板、384孔板、1536孔板，微孔板底部有平底无过滤结构或者平底过滤结构，微孔板底部的过滤结构可以通过真空抽吸作用滤过液体，但是不能通过光子晶体编码微球。

本发明光子晶体编码微球生物芯片检测装置中二维电动平台位于导轨之上，驱动装置如伺服电机可以直接将二维电动平台弹出以放置微孔板，或者另设有微孔板抓放模块，将微孔板放到导轨上，由驱动装置输入检测暗室然后再将微孔板放置在二维电动平台上。导轨上固定有密封门，二维电动平台弹出时密封门与检测暗室分开，二维电动平台输入后密封门自动与检测暗室封合。控制装置内设置微球芯片运动控制模块，将装配有光子晶体编码微球生物芯片的微孔板送入检测暗室，并逐孔进行图像采集。

微球芯片运动控制模块包括将微孔板送入检测暗室，放置微孔板的XY二维电动平台，二维电动平台可以由控制装置通过图像自动采集与分析软件控制或者手动开关控制以实现微孔板输入与弹出检测暗室；而且二维电动平台上对准作业可以由光学成像系统和控制装置(具体由图像自动采集与分析软件)控制将微孔的微孔逐一或者选择性移动至光学成像系统的视场范围。微球芯片运动控制模块可以不采用导轨而直接人工将微孔板放入检测暗室内二维电动平台上，在这种情况下检测暗室需要设立一个自动或者手动密封门。

本发明光子晶体编码微球生物芯片检测装置中光学成像系统包括调焦镜头(具有电动调焦和变倍镜头功能)、电动滤色片切换模块、高灵敏度CCD传感器(用于与光源配合采集微球编码图像与荧光信号图像)。调焦镜头可以由控制装置内图像自动采集与分析软件控制对微球进行聚焦操作并选择合适的放大倍数，变倍比根据所采用微孔板微孔的大小不同，位于1∶1～1∶50之间。镜头视场范围在最小变倍比时能够至少涵盖微孔板上一个微孔的整个底部面积。

电动滤色片切换模块可以由滤色片组与一个电动转轮构成，通过电动转轮选择明场微球编码图像采集所需的滤色片组，选择荧光信号采集所需的滤色片组。电动滤色片切换模块也可以采用两个滤色片转轮，而将二向色镜固定于变倍镜头后方，光源经由二向色镜进入镜头实现同轴照明；其中一个滤色片转轮位于光源前面，采集编码图像时，转轮切换至空位而采集荧光图像时切换至激发滤色片；另一个转轮安装在CCD前面，采集编码图像时，转轮切换至空位而采集荧光图像时切换至发射滤色片。电动滤色片切换模块可以安装1～6块滤色片组合，实现多种荧光染料荧光信号采集需求。

本发明光子晶体编码微球生物芯片检测装置控制装置中图像自动采集与分析软件包括图像采集模块、图像分析模块和报告输出模块三部分。导轨、电动平台、电动调焦与变倍镜头、电动滤色片转轮、光源强度调节、CCD图像采集参数都通过控制卡或者芯片与控制装置连接，由控制装置自动控制，完成微孔板每个微孔的图像采集分析过程。控制装置通过图像自动采集与分析软件对每个微孔内微球芯片的编码图像与荧光信号图像进行比对，解析每个微球的编码及其荧光强度，从而得到检测数据，并对检测数据进行生物医学统计分析，输出最终检测结果。

本发明通过光子晶体编码微球生物芯片放入微孔板的微孔中，通过芯片运动与控制系统将微孔板送入检测暗室，逐一对每个微孔中的微球生物芯片进行编码图像与荧光信号图像的采集，并对编码图像与荧光信号图像进行比对和分析处理，输出微球生物芯片检测结果。所述的光子晶体编码微球生物芯片为光子晶体微球，其微球以光子晶体的颜色或者反射光谱作为编码，微球上固定有靶分子特异性生物分子探针，探针的种类由微球的编码加以识别，靶分子的有无或者浓度则通过检测反应的荧光标记信号予以获取。

光子晶体微球大小在50μm到2mm之间，光子晶体可以是胶体粒子自组装的蛋白石或者是蛋白石结构光子晶体，也可以是两种结构光子晶体与聚合物，二氧化硅，水凝胶等材料组成的复合结构微球，该结构能够产生的结构色或者具有特定反射峰的反射光谱。

该检测装置为自动化操作与分析仪器，通过微球芯片运动控制模块将装配有光子晶体编码微球生物芯片的微孔板送入检测暗室，并逐孔进行图像采集。微球芯片运动控制模块包括将微孔板送入检测暗室的导轨，放置微孔板的XY二维电动平台，二维电动平台可以通过光学成像系统和图像自动采集与分析软件控制或者手动开关控制以实现微孔板输入与弹出检测暗室，二维电动平台由光学成像系统和图像自动采集与分析软件控制将微孔的微孔逐一或者选择性移动至光学成像系统的视场范围。

相对于现有技术中的方案，本发明的优点是：

1.光子晶体编码微球生物芯片的结构色编码具有荧光染料编码无法比拟的稳定性，不会产生光漂白现象；而其解码可以通过白光照明即可完成，无需特殊的激发光源，不需要滤色片，相对简单；同时其高比表面积对荧光分子标记的荧光信号具有增强作用，大大提高了检测灵敏度。

2.本发明采用微球芯片与微孔板结合的方式，通过微球芯片实现多元生物分子检测；而微孔板可以作为高通量样品的反应装置，同时可以采用孔底部带有滤膜的微孔板，抽滤洗涤大大提高了微球反应洗涤的可操作性与效率。

3.对于微球芯片的解码和信号解读采用图像处理的方式，大大提高了检测速度；与基于微流体控制的微球操作与光谱测量方式相比，图像处理的方法具有更大的通量，大大提高了信号获取速度与分析速度，并且降低了仪器成本；同时微球芯片与微孔板结合实现了高通量多元检测分析，减低了分析成本与时间。

4.本发明所述检测仪的所有检测过程可以实现自动化，并采用无人值守方式，并且可以方便的与自动化分析工作站兼容，可扩展性强，节约劳动力成本。

综上所述，本发明涉及一种光子晶体编码微球生物芯片检测装置，属于生物芯片检测技术领域，特别涉及一种生物分子高通量与多元检测技术。本发明检测仪包括：光子晶体编码微球生物芯片，光源，检测暗室，微孔板，微球芯片运动控制模块，光学成像系统和图像自动采集与分析软件。其工作原理为：光子晶体编码微球生物芯片放入微孔板的微孔中，通过芯片运动与控制系统将微孔板送入检测暗室，逐一对每个微孔中的微球生物芯片进行编码图像与荧光信号图像的采集，并对编码图像与荧光信号图像进行比对和分析处理，输出微球生物芯片检测结果。本发明检测装置具有检测通量高，微球生物芯片编码稳定、解码简单，自动化程度高，检测成本低廉等优点，能广泛应用于生物医学研究，环境监测，食品和临床检测领域。

附图说明

下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述：

图1为本发明实施例1光子晶体编码微球生物芯片检测装置的结构示意图；

图2为本发明实施例2光子晶体编码微球生物芯片检测装置实施例结构示意图。

其中：1为检测暗室；2为光源，3为控制装置，4为光子晶体编码微球生物芯片；5为光学成像系统；6为导轨；7为调焦镜头；8为CCD图像传感器；9为二维电动平台；51为电动滤色片转轮；52为滤色片组。

具体实施方式

以下结合具体实施例对上述方案做进一步说明。应理解，这些实施例是用于说明本发明而不限于限制本发明的范围。实施例中采用的实施条件可以根据具体厂家的条件做进一步调整，未注明的实施条件通常为常规实验中的条件。

实施例1光子晶体编码微球生物芯片检测装置

如图1所示，该光子晶体编码微球生物芯片检测装置，包括检测暗室1和分别设置在检测暗室1外侧的光源2、控制装置3，所述光源2连入检测暗室1内，所述控制装置3分别连接检测暗室1和光源2分别控制光源2和检测暗室1内检测作业，所述检测暗室1内设置光子晶体编码微球生物芯片4，所述光子晶体编码微球生物芯片4上端设置与控制装置3连接的光学成像系统5，所述光源2连入光学成像系统5，所述控制装置3控制光学成像系统5对光子晶体编码微球生物芯片4进行编码图像与荧光信号图像的采集。

控制装置3为计算机(电脑)，包括微球芯片运动控制模块、图像自动采集与分析模块，所述图像自动采集与分析模块负责控制光学成像系统5对光子晶体编码微球生物芯片4进行编码图像与荧光信号图像的采集、分析；所述微球芯片运动控制模块负责控制光子晶体编码微球生物芯片4的检测位置信息。

光子晶体编码微球生物芯片4下端设置二维电动平台9，所述二维电动平台9上固定微孔板，所述光子晶体编码微球生物芯片4放置在微孔板内，所述二维电动平台9下端铺设导轨6，所述二维电动平台9一端与控制装置3控制的驱动电机连接；所述驱动电机驱动光子晶体编码微球生物芯片4在检测暗室内滑动。

光学成像系统5包括滤色片组52、驱动滤色片组切换的电动滤色片转轮51，所述滤色片组一端设置调焦镜头7，所述调焦镜头7调焦使光子晶体编码微球生物芯片4的检测区域处于视场范围内；所述滤色片组另一端设置与控制装置连接的CCD图像传感器8，所述CCD图像传感器8检测到图像信号后将图像信号转换成数字信号传输给控制装置3。所述滤色片组52包括明场滤色片组和荧光滤色片组，所述电动滤色片转轮51驱动滤色片组52转动在CCD图像传感器8与光子晶体编码微球生物芯片4间切换滤色片组。

光子晶体编码微球生物芯片包括以光子晶体的颜色或者反射光谱作为编码的光子晶体微球，所述光子晶体微球上固定有靶分子特异性生物分子探针。所述光子晶体微球大小在50μm到2mm之间，所述光子晶体具有蛋白石结构。所述光源选自氙灯、金属卤素灯、高压汞灯、白光LED或激光，所述控制装置与光源连接控制光源强度。所述光源通过光纤耦合进入光学成像体统。选择反射波长为分别为650nm、600nm、520nm、480nm的红色、黄色、绿色、蓝色光子晶体编码微球分别固定乙肝病毒、丙肝病毒、艾滋病病毒、梅毒螺旋体特异性核酸片段作为探针，每种编码微球取10个放入96孔板的微孔中，加入病毒核酸特异性扩增并标记有罗丹明荧光染料的待测样品反应完毕后，放到光子晶体编码微球生物芯片检测装置内进行检测。

微孔板采用96孔板，放置于XY二维电动平台的卡座上，XY二维电动平台在导轨上滑移；计算机图像自动采集与分析软件控制将XY二维电动平台和装有微球芯片的微孔板输入检测暗室1中；光源通过光纤与滤色片转轮相连，图像自动采集与分析软件控制XY二维电动平台将微孔板的第一个微孔移动至调焦镜头的视场范围内；计算机图像自动采集与分析软件首先控制滤色片转轮切换至明场滤色片组，明场滤色片组只含有45度固定的分光片；图像自动采集与分析软件选择合适的光源强度以及CCD曝光参数，控制镜头电动变倍为4倍并对微孔内的微球芯片进行自动对焦；接着图像自动采集与分析软件再调节光源强度和CCD曝光参数进行明场图像采集；之后滤色片转轮切换至荧光滤色片组，荧光滤色片组选择罗丹明染料最大激发波长565nm和最大发射波长590nm；图像自动采集与分析软件选择合适的光源强度和CCD曝光参数进行荧光信号图像的采集。第一个微孔的编码图像与荧光信号图像采集完成后，XY二维电动平台将微孔板第二个微孔移至调焦镜头视场范围，分别采集光子晶体编码微球芯片荧光信号图像与编码图像，微孔板其余各个微孔依次类推，直至整个微孔板所有微孔内微球芯片的编码图像与荧光信号图像都采集完毕。最后图像自动采集与分析软件对每个微孔内微球芯片的编码图像与荧光信号图像进行比对，解析每个微球的编码及其荧光强度，从而得到检测数据，并对检测数据进行生物医学统计分析，输出最终检测结果。

实施例2光子晶体编码微球生物芯片检测装置

如图2所示，该光子晶体编码微球生物芯片检测装置结构与实施例1大致类似，其不同之处在于电动滤色片转轮51为两个，所述调焦镜头7内二向色镜固定于变倍镜头后方，光源经由二向色镜进入调焦镜头7；所述电动滤色片转轮51包括空位和激发位两个工位，其中一个电动滤色片转轮51设置在CCD图像传感器8和调焦镜头7间，另一个电动滤色片转轮51一端连接光源，另一端连接调焦镜头7。

选择反射波长为分别为650nm、600nm、520nm、480nm的红色、黄色、绿色、蓝色光子晶体编码微球分别固定肿瘤标志物AFP，CEA，CA125，CA19-9的单克隆抗体作为探针，每种编码微球取10个放入96孔板的微孔中，依次加入血清样品和FITC荧光标记多克隆二抗反应完毕后，放入光子晶体编码微球生物芯片检测装置内检测。

微孔板采用96孔板，放置于XY二维电动平台的卡座上，XY二维电动平台在导轨上滑移；图像自动采集与分析软件控制导轨将XY二维电动平台和装有微球芯片的微孔板输入检测暗室1中；图像自动采集与分析软件控制XY二维电动平台将微孔板的第一个微孔移动至调焦镜头的视场范围内；光源1与CCD前各有一个电动滤色片转轮，光源通过光纤与其中一个滤色片转轮相连，成像光路中设有分光片，滤色片转轮、与分光片耦合；图像自动采集与分析软件首先控制滤色片转轮、切换至空位，图像自动采集与分析软件选择合适的光源强度以及CCD曝光参数，控制镜头电动变倍为4倍并对微孔内的微球芯片进行自动对焦；接着图像自动采集与分析软件再调节光源强度和CCD曝光参数进行明场图像采集；之后滤色片转轮同时切换至荧光滤色片，分别选择最大激发波长480nm和最大发射波长520nm；图像自动采集与分析软件选择合适的光源强度和CCD曝光参数进行荧光信号图像的采集。第一个微孔的编码图像与荧光信号图像采集完成后，XY二维电动平台将微孔板第二个微孔移至调焦镜头视场范围，分别采集光子晶体编码微球芯片荧光信号图像与编码图像，微孔板其余各个微孔依次类推，直至整个微孔板所有微孔内微球芯片的编码图像与荧光信号图像都采集完毕。最后图像自动采集与分析软件对每个微孔内微球芯片的编码图像与荧光信号图像进行比对，解析每个微球的编码及其荧光强度，从而得到检测数据，并对检测数据进行生物医学统计分析，输出最终检测结果。

上述实例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人是能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所做的等效变换或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种光子晶体编码微球生物芯片检测装置，包括检测暗室（1）和分别设置在检测暗室（1）外侧的光源（2）、控制装置（3），所述光源（2）连入检测暗室（1）内，所述控制装置（3）分别连接检测暗室（1）和光源（2），分别控制光源（2）和检测暗室（1）内检测作业，其特征在于所述检测暗室（1）内设置光子晶体编码微球生物芯片（4），所述光子晶体编码微球生物芯片（4）上端设置与控制装置（3）连接的光学成像系统（5），所述光源（2）连入光学成像系统（5），所述控制装置（3）控制光学成像系统（5）对光子晶体编码微球生物芯片（4）进行编码图像与荧光信号图像的采集；所述光学成像系统（5）包括滤色片组（52）、驱动滤色片组切换的电动滤色片转轮（51），所述滤色片组（52）一端设置调焦镜头（7），所述调焦镜头（7）调焦使光子晶体编码微球生物芯片（4）的检测区域处于视场范围内；所述滤色片组（52）另一端设置与控制装置（3）连接的CCD图像传感器（8），所述CCD图像传感器（8）检测到图像信号后将图像信号转换成数字信号传输给控制装置（3）；所述电动滤色片转轮（51）为两个，所述调焦镜头（7）内二向色镜固定于变倍镜头后方，光源经由二向色镜进入调焦镜头（7）；所述电动滤色片转轮（51）包括空位和激发位两个工位，其中一个电动滤色片转轮（51）设置在CCD图像传感器（8）和调焦镜头（7）间，另一个电动滤色片转轮（51）一端连接光源，另一端连接调焦镜头（7）。

2.根据权利要求1所述的光子晶体编码微球生物芯片检测装置，其特征在于所述控制装置（3）包括微球芯片运动控制模块、图像自动采集与分析模块，所述图像自动采集与分析模块负责控制光学成像系统（5）对光子晶体编码微球生物芯片（4）进行编码图像与荧光信号图像的采集、分析；所述微球芯片运动控制模块负责控制光子晶体编码微球生物芯片（4）的检测位置信息。

3.根据权利要求2所述的光子晶体编码微球生物芯片检测装置，其特征在于所述光子晶体编码微球生物芯片（4）下端设置二维电动平台（9），所述二维电动平台（9）上固定一个或多个微孔板，所述光子晶体编码微球生物芯片（4）放置在微孔板内，所述二维电动平台（9）下端铺设导轨（6），所述二维电动平台（9）一端与控制装置（3）控制的驱动电机连接；所述驱动电机驱动光子晶体编码微球生物芯片（4）在检测暗室内滑动。 

4.根据权利要求2所述的光子晶体编码微球生物芯片检测装置，其特征在于所述滤色片组（52）包括明场滤色片组和荧光滤色片组，所述电动滤色片转轮（51）驱动滤色片组（52）转动在CCD图像传感器（8）与光子晶体编码微球生物芯片（4）间切换滤色片组。

5.根据权利要求2所述的光子晶体编码微球生物芯片检测装置，其特征在于所述光子晶体编码微球生物芯片包括以光子晶体的颜色或者反射光谱作为编码的光子晶体微球，所述光子晶体微球上固定有靶分子特异性生物分子探针。

6.根据权利要求5所述的光子晶体编码微球生物芯片检测装置，其特征在于所述光子晶体微球大小在50μm到2mm之间，所述光子晶体具有蛋白石结构或反蛋白石结构。

7.根据权利要求1所述的光子晶体编码微球生物芯片检测装置，其特征在于所述光源选自氙灯、金属卤素灯、高压汞灯、白光LED或激光，所述控制装置与光源连接控制光源强度。

8.根据权利要求1所述的光子晶体编码微球生物芯片检测装置，其特征在于所述光源通过光纤耦合进入光学成像系统，或者直接耦合到光学成像系统。 

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