生物芯片阅读仪

调研报告

生物芯片阅读仪

【概述】

生物芯片，是指利用微细加工技术并结合有关的化学合成技术，将大量探针分子固定于载体即微小的基片（如玻璃、硅片、有机材料薄膜等）上，然后与标记的样品分子进行杂交，通过检测杂交信号的强弱，对靶分子的序列和数量进行分析检验的微型器件。

生物芯片阅读仪是生物芯片能否得到广泛应用的重要仪器。通过生物芯片阅读仪可以将芯片上测定的结果转变成可供分析处理的图像数据，正确、有效的获取芯片上的生物信息。目前的生物芯片阅读仪主要有两种：CCD系统生物芯片阅读仪和激光共聚焦生物芯片阅读仪。前者具有结构简单、体积小、检测速度快、成本低等优点，对于点阵相对较低的生物芯片的检测有明显的优势；后者以激光作光源，采用共聚焦探测光路，结合高速X向扫描和Y向步进，实现了对生物芯片的扫读和分析。激光共聚焦扫描仪具有检测灵敏度高、动态范围宽、信噪比好、测量精度高等优点，可望成为今后的主流机型。

【基本原理与设备组成框图】

一、CCD系统生物芯片阅读仪

CCD系统生物芯片阅读仪有三种，即它激式荧光检测、化学荧光检测和对用同位素曝光的胶片进行检测，本文主要以它激式荧光检测生物芯片阅读仪为例来介绍。该仪器适用于化学自发光、多种激发荧光等生物芯片弱光样片的检测和分析。主要由冷却型科学零级CCD、光学物镜、氙灯光源、均匀照明系统、暗箱、电机驱动选择的发射窄带干涉滤光片和激发窄带干涉滤光片、图像采集卡等部分组成。组成

框图如图1所示。

图1 CCD系统生物芯片阅读仪设备组成框图

主要组成部分的功能及作用：

①光源：CCD系统生物芯片阅读仪采用高压汞灯作为光源，结构比较简单。工作时，用均匀化处理的特殊波长的光去激发生物芯片上的荧光。

②激发滤光片：经激发窄带滤光片可去除其他波长的光，降低检测背景。

③发射滤光片、CCD和计算机：生物芯片上标记有荧光染料的靶分子在单色光激发下产生荧光，再经发射窄带干涉滤光片由摄像镜头捕获，成像在CCD相面上，再传至图像采集卡，将信号转化成数字信号进

行处理。

该仪器的成像范围为36mm*28mm，空间分辨率达30μm，可检测多种荧光如cy2, cy3, cy5, cy5.5, FITC, Texas, Red等。同时，该仪器还设有芯片架，可放24片芯片。 二、激光共聚焦生物芯片阅读仪

激光共聚焦生物芯片阅读仪的原理如图2所示。仪器工作时，利用激光照射生物芯片激发荧光，荧光收集物镜收集荧光，通过二色分光镜，经窄带滤光片滤光后，汇集在探测针孔上，由光电倍增管探测，最后经电路放大、转换传到计算机进行处理，获取其中包含的生物信息。

图2 激光共聚焦生物芯片阅读仪设备组成框图