CN2511687Y - 基因芯片时间分辨荧光检测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基因芯片时间分辨荧光检测方法及检测装置,属于生物信息检测技术领域。该装置由机架、支撑平台、平台传动机构、光学检测单元、光电信号处理单元组成。传光器件耦合固定在机架上的检测光源和固定在检测头一侧的准直镜,荧光镜头固定于检测头的下端,对着支撑平台,与准直镜的光路成直角,二相色镜位于荧光镜头和与之垂直的光路交汇处,针孔位于荧光镜头与光电接受器之间的光路上,其前面装有滤色片,光电接受器通过电缆与模/数(A/D)采集板、进而与控制主机连接。该检测装置集时间荧光分辨技术、基因芯片检测技术、生物信息技术于一体的多功能仪器,具有灵敏度高、稳定性好、线性范围宽、标记物保存时期长等优点。

Description

基因芯片时间分辨荧光检测装置

技术领域

本实用新型涉及一种检测装置，尤其是一种应用于基因芯片的检测装置，属于生物信息检测技术领域。

背景技术

人类基因组(测序)计划(Human genome project)的即将完成和后基因组计划的步入实施，使得越来越多的动植物、微生物基因组序列得以测定，基因序列数据正在以前所未有的速度迅速增长。

现有的基因芯片扫描检测装置主要由以下几部分组成：基片载体平台，光学检测模块(光源，滤色片、分束镜、二向色镜、准直镜、检测器)、数据采集板、控制模块、主机等，其相互之间构成类似普通荧光检测镜的光路关系。其存在的主要问题是容易受背景噪音的影响，灵敏度欠佳。

实用新型内容

本实用新型的目的是针对上述现有检测装置存在的问题，提出一种灵敏度高、可以减少背景噪音干扰的基因芯片时间分辨荧光检测装置，从而扫平基因芯片技术进步的检测障碍。

为了达到以上目的，本实用新型的基因芯片时间分辨荧光检测装置主要由机架(1)、支撑平台(2)、平台传动机构(3、4)、光学检测单元、光电信号处理单元组成，其中支撑平台(2)通过平台传动机构(3、4)与机架(1)衔接，光学检测单元由检测光源(7)、传光器件(9)、以及安装在检测头(10)上的准直镜(12)、荧光镜头(14)和至少一组二向色镜(13)、针孔(15)、滤色片(17)、光电接受器(16)构成，所述光电信号处理单元由模/数(A/D)采集板(19)和控制主机构成，其相互之间的连接关系或位置关系为：传光器件(9)耦合固定在机架(1)上的检测光源(7)和固定在检测头(10)一侧的准直镜(12)，荧光镜头(14)固定于检测头(10)的下端，对着支撑平台(2)，与准直镜(12)的光路成直角，二相色镜(13)位于荧光镜头(14)和与之垂直的光路交汇处，针孔(15)位于荧光镜头(14)与光电接受器(16)之间的光路上，其前面装有滤色片(17)，光电接受器(16)通过电缆(18)与模/数(A/D)采集板(19)、进而与控制主机连接。

检测时，将经过杂交反应并清洗干净的基因芯片放在支撑平台上，检测光源发出的光经传光器件进入检测头，该入射光线经过准直镜、二向色镜和荧光镜头聚焦到支撑平台上的芯片表面，平台传动机构可以调节芯片与荧光镜头的相对位置。结果，在探针上的带有时间分辨荧光染料靶分子被入射光激发，荧光和反射的激发光都由荧光镜头收集到检测光路，该光路上的二向色镜使荧光信号通过，而将反射的激发光信号阻断，从而将两者分开，此外，该光路上滤色镜后的针孔可以将离焦的噪声信号去掉，从而提高信噪比。最终仅荧光信号经过二向色镜、滤色片和针孔，进入光电接受器，再由光电接受器将信号由电缆输入模/数采集板，进而输入控制主机由软件进行处理。

不难看出，本实用新型采取了二向色镜分光以及针孔去除离焦噪声的措施，因此，明显减少了背景噪音干扰、提高了检测装置的灵敏度。

附图说明

下面结合附图对本实用新型作进一步详细说明。

图1为本实用新型实施例一的结构示意图。

图中1——机架，2——X-Y支撑平台，3——开合螺母，4——滚珠丝杠，5——导轨，6——步进电机，7——激光器，8——光纤入口，9——光纤，10——检测头，11——光纤出口，12——准直镜，13——二向色镜，14—荧光镜头，15——针孔，16——光电倍增管，17——滤色片，18——电缆，19——模/数采集板，20——芯片盒，21——芯片。

具体实施方式

本实施例的基因芯片时间分辨荧光检测装置包括机架1、X-Y支撑平台2、平台传动机构、光学检测单元、光电信号处理单元组成。其中X-Y支撑平台2通过平台传动机构与机架1衔接。平台传动机构由开合螺母3、步进电机6驱动的滚珠丝杆4构成。光学检测单元由激光器7、光纤9、以及安装在检测头10上的准直镜12、荧光镜头14和三组二向色镜13、针孔15、滤色片17、光电倍增管16构成。光电信号处理单元由模/数(A/D)采集板19和外接的控制主机构成。其中，光纤9分别通过光纤入口8和光纤出口11耦合固定在机架1一端的激光器7和固定在检测头10一侧的准直镜12。作为物镜的荧光镜头14固定于检测头10的下端，对着X-Y支撑平台2上芯片盒20中的芯片21，与准直镜12的光路成直角。三个二相色镜13分别位于：荧光镜头14和与之垂直的准直镜12光路交汇处，以及荧光镜头14和与之垂直的另二条检测光路交汇处。三个针孔15分别位于荧光镜头14与三只光电倍增管16之间光路的焦面附近，其前面分别装有不同的滤色片17。三只光电倍增管16分别通过电缆18与模/数(A/D)采集板19、进而与外部的控制主机连接。

本实施例检测装置的激光器7发出的激光由光纤9传进入检测头10，该入射光线经过准直镜12、二向色镜13和荧光镜头14聚焦到X-Y支撑平台2上的芯片21表面。芯片表面杂交点被激发产生荧光信号，此荧光信号由荧光镜头14收集。为了对不同波长的荧光进行收集，荧光信号分别经二向色镜，通过上、中、下三组不同的滤色镜17以及各滤色镜之后的针孔15，由光电倍增管16收集，再由各自的电缆18输入模/数采集板19，最终输入外接控制主机，由软件进行处理后显示。

在上述过程中，二向色镜可以使荧光信号通过，而将反射的激发光信号阻断，从而将两者分开；而各滤色镜后的焦面附近的针孔可以将离焦的噪声信号去掉，因此本实施例的检测装置背景噪音小，灵敏度和信噪比高，并且其工作效率高、线性范围宽。

除上述实施例外，本实用新型还可以有许多变化。例如，实际制造时，光电接受器可以是光电二极管、雪崩光电管、光电倍增管、CCD(电荷耦合器件)等；光源可以是激光光源、弧光光源、热丝光源、半导体发光管等；光源的光谱可以是单谱线、或多谱线或连续谱线；采用微细加工技术的集成化的基因芯片与检测一体或独立芯片和检测装置等等。这些均为本专利申请所要求的保护范围。

Claims (4)

1.一种基因芯片时间分辨荧光检测装置，由机架(1)、支撑平台(2)、平台传动机构(3、4)、光学检测单元、光电信号处理单元组成，所述支撑平台(2)通过平台传动机构(3、4)与机架(1)衔接，其特征在于：所述光学检测单元由检测光源(7)、传光器件(9)、以及安装在检测头(10)上的准直镜(12)、荧光镜头(14)和至少一组二向色镜(13)、针孔(15)、滤色片(17)、光电接受器(16)构成，所述光电信号处理单元由模/数(A/D)采集板(19)和控制主机构成，其相互之间的连接关系或位置关系为：传光器件(9)耦合固定在机架(1)上的检测光源(7)和固定在检测头(10)一侧的准直镜(12)，荧光镜头(14)固定于检测头(10)的下端，对着支撑平台(2)，与准直镜(12)的光路成直角，二相色镜(13)位于荧光镜头(14)和与之垂直的光路交汇处，针孔(15)位于荧光镜头(14)与光电接受器(16)之间的光路上，其前面装有滤色片(17)，光电接受器(16)通过电缆(18)与模/数(A/D)采集板(19)、进而与控制主机连接。

2.根据权利要求1所述基因芯片时间分辨荧光检测装置，其特征在于：含有三组二向色镜(13)、针孔(15)、滤色片(17)和光电倍增管(16)，三个二相色镜(13)分别位于：荧光镜头(14)和与之垂直的准直镜(12)光路交汇处，以及荧光镜头(14)和与之垂直的另二条检测光路交汇处，三个针孔(15)分别位于荧光镜头(14)与三只光电倍增管(16)之间光路的焦面附近，其前面分别装有不同的滤色片(17)，三只光电倍增管(16)分别通过电缆(18)与模/数(A/D)采集板(19)、进而与外部的控制主机连接。

3.根据权利要求1或2所述基因芯片时间分辨荧光检测装置，其特征在于：所述平台传动机构由开合螺母(3)、步进电机(6)驱动的滚珠丝杆(4)构成。

4.根据权利要求1所述基因芯片时间分辨荧光检测装置，其特征在于：所述光电接受器可以是光电二极管、雪崩光电管、光电倍增管、或CCD(电荷耦合器件)；所述光源可以是激光光源、弧光光源、热丝光源或半导体发光管；所述光源的光谱可以是单谱线、或多谱线或连续谱线。

Images