專利名稱：采用大行程勻速掃描的生物芯片掃描儀的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及的是一種測試技術領域的掃描儀，具體地說，是一種采用大行程勻速掃描的生物芯片掃描儀。
背景技術：
由于短波長激發(fā)光對熒光染料有光漂白作用，在光路系統(tǒng)中產(chǎn)生的背景比長波長激發(fā)光更強更大，因此生物芯片多選用激發(fā)波長較長、斯托克斯位移較大的熒光染料標記，以提高芯片測定的穩(wěn)定性，降低背景，提高靈敏度。生物芯片掃描儀以激光作激發(fā)光源，以產(chǎn)生較高強度的發(fā)射熒光，可大大提高檢測靈敏度。由于生物芯片分析中，靶分子常常用2種或2種以上的熒光染料標記，通過與標準基因熒光光密度比來減少或消除測定時的某些干擾以減少實驗誤差，提高可靠性，因此，目前商業(yè)化此類芯片掃描儀多采用2種或2種以上波長的激光作為激發(fā)光源，激光多用藍光488nm、綠光532nm和紅光633nm激光器。生物芯片掃描儀通常采用激光共聚焦掃描儀或CCD攝像技術。激光共聚焦芯片掃描儀以激光作激發(fā)光源，光電倍增管檢測，因而靈敏度更高，可檢測每平方微米零點幾個分子熒光。激光聚焦后產(chǎn)生極小的光斑，因此具有較高的分辨率，可達幾個微米。另外聚焦后產(chǎn)生強度激光激發(fā)熒光產(chǎn)生，可大大提高檢測靈敏度。并利用其高速掃描，作用時間極短，從而避免光漂白作用，激光共聚焦芯片掃描儀是目前技術最為先進，適用性最好的掃描儀。這類掃描儀典型的有AppliedBioScience公司的ScanArray系列芯片掃描儀。
經(jīng)對現(xiàn)有技術的文獻檢索發(fā)現(xiàn)，S.W.Paddock所發(fā)表的論文“Confocallaser scanning microscopy(激光共聚焦顯微掃描)”.Biotechniques，1999，27(5)992-996，(1999年發(fā)表于《生物技術》)，該文詳細介紹了典型的激光共聚焦芯片掃描儀技術，激光共聚焦芯片掃描儀的掃描工作是一般是通過掃描工作臺完成的，生物芯片掃描工作臺的目的是完成一系列X方向和Y方向運動。生物芯片為一塊75mm×25mm的玻璃片，厚度為1mm，通常把X方向定義為25mm方向，Y方向定義為75mm方向。掃描的軌跡是沿著X方向掃描，然后沿著Y方向運動步進，然后重復進行。根據(jù)需要，可在生物芯片上選擇不同矩形面積，不同精度的掃描動作。掃描精度分為5μm，10μm，20μm，30μm，50μm，100μm，即掃描線間距。其不足之處1.這類常規(guī)的生物芯片掃描儀采用非勻速掃描；生物芯片掃描后結果常有光斑畸變與光強失真現(xiàn)象發(fā)生，為矯正此類畸變現(xiàn)象須以影像處理軟件來修補掃描結果，軟件修正手段易造成掃描后原始數(shù)據(jù)失真或遺失重要的未知基因數(shù)據(jù)，而且軟件修正操作較為復雜；2.這類常規(guī)的掃描儀高精度掃描線間距相對掃描速度越慢；新一代生物芯片向高密度點陣芯片發(fā)展，將承載更高密度基因樣點，掃描儀也必須以更高精度的掃描線間距來掃描芯片，掃描線間距精度愈高則意味著掃描線愈多，從而把大量的時間浪費在加減速過程，掃描耗時過多，會將造成光漂白現(xiàn)象，嚴重影響檢測結果；3.這類常規(guī)的掃描儀為能確保掃描結果的視野均勻度，傳統(tǒng)的激光共聚焦掃描儀均須對生物芯片進行兩次掃描，第二次掃描是將生物芯片反轉(zhuǎn)180度再次掃描，多次掃描意味掃描時間加長，易發(fā)生芯片光漂白現(xiàn)象。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術的不足，提供一種采用大行程勻速掃描的生物芯片掃描儀，使其具有無圖像畸變、光強均勻、掃描速度快的優(yōu)點，并且圖像不需要軟件修正，有效地控制電機的運動形態(tài)，實現(xiàn)高速大行程勻速掃描。
本發(fā)明是通過以下技術方案實現(xiàn)的，本發(fā)明包括直線電機、掃描鏡頭、位移傳感器、芯片承載平臺、生物芯片、導軌、電機平臺，直線電機固接在電機平臺上，生物芯片設在芯片承載平臺上，在芯片承載平臺下設有導軌，生物芯片設在芯片承載平臺內(nèi)，掃描鏡頭固定設在芯片承載平臺上，位移傳感器固接在電機平臺上。
所述的直線電機包括電機定子和電機動子，電機動子懸浮在電機定子。
所述的電機定子固定設在電機平臺上。
所述的電機動子與芯片承載平臺固接。
所述的直線電機、位移傳感器、導軌、電機平臺組成往復式掃描運動機械機構。往復式掃描機械運動作用于電機定子的額定行程內(nèi)，對生物芯片進行掃描，生物芯片的設置方向以其75毫米長軸為基準，并與往復式掃描運動機械機構的運動方向平行，位移傳感器對往復式機械運動進行位置偵測。
所述的位移傳感器是光柵尺。
本發(fā)明的另一種形式為本發(fā)明包括直線電機、掃描鏡頭、位移傳感器、芯片承載平臺、生物芯片、電機平臺，直線電機固定設在電機平臺上，掃描鏡頭垂直于芯片承載平臺，生物芯片設在芯片承載平臺內(nèi)，位移傳感器固接在電機平臺上。
所述的直線電機包括電機定子和電機動子，電機動子懸浮在電機定子。
所述的電機定子固定設在電機平臺上。
所述的電機動子與掃描鏡頭固接。
所述的直線電機、位移傳感器、導軌、電機平臺組成往復式掃描運動機械機構。往復式機械運動作用于電機定子的額定行程內(nèi)，對生物芯片進行掃描，生物芯片的設置方向以其75毫米長軸為基準，并與往復式掃描運動機械機構的運動方向平行，位移傳感器對往復式機械運動進行位置偵測。
所述的位移傳感器是光柵尺。
本發(fā)明的工作過程和工作原理是在直線電機接受任何運動指令前，必須先對直線電機進行激磁，電機動子在電機定子的行程內(nèi)來回運動以尋找激磁之電機角。激磁完畢后，利用掃描鏡頭對生物芯片進行預掃，下一步才實行正式掃描步驟，電機動子懸浮運動于電機定子額定行程中。在本發(fā)明的第一種形式中，電機動子推動芯片承載平臺，在本發(fā)明的第二種形式中，電機動子推動掃描鏡頭。生物芯片的75毫米長軸與往復式掃描機械運動方向平行，在額定行程中掃描鏡頭沿生物芯片長軸方向做往復掃描，實現(xiàn)X軸大行程掃描機制，再以X軸大行程掃描機制及位移傳感器來構成電機運動曲線，在電機運動曲線中建立勻速段，在勻速段上勾勒出有效面積，在有效面積中產(chǎn)生大行程掃描軌跡，為防止高速運動下所產(chǎn)生的震動及確保水平平整精度及優(yōu)質(zhì)的運動曲線所有元件必須精確構裝在電機平臺上。大行程掃描軌跡為X軸先對生物芯片的長軸做列掃描，然后Y軸再沿著生物芯片的短軸做行掃描。
本發(fā)明的有益效果是1.采用直線電機作為大行程掃描機械平臺X軸驅(qū)動源，可大幅度改進下列指標與性能X軸機械平臺加速性，提高掃描頻率以建立高速掃瞄能力，避免生物芯片因光源長時間照射產(chǎn)生光漂白現(xiàn)象，影響檢測結果；提高X軸機械平臺動態(tài)剛度，確保高速運動時平穩(wěn)性及重復性；優(yōu)化X軸機械平臺在高速運動下運動曲線平滑度。2.X軸掃描機制為大行程掃描模式(生物芯片長軸現(xiàn)階段工業(yè)標準為75mm)，結合直線電機再配合應用勻速段運動曲線，勻速段長度勾勒區(qū)域即在生物芯片上產(chǎn)生有效掃描面積，以此作為掃描生物芯片時的掃描軌跡的運動區(qū)間，并改善下列指標因掃描速度不均勻所產(chǎn)生的光斑畸變與光強畸變、X軸機械平臺高速往復運動時運動曲線對稱性、視野均勻性。


圖1是本發(fā)明實施例1的結構示意圖。
圖2是本發(fā)明實施例2的結構示意圖。
具體實施例方式
實施例1如圖1所示，本發(fā)明包括直線電機3、掃描鏡頭4、位移傳感器5、芯片承載平臺6、生物芯片7、導軌8、電機平臺9，直線電機3固接在電機平臺9上，生物芯片7設在芯片承載平臺6上，在芯片承載平臺6下設有導軌8，生物芯片7設在芯片承載平臺6內(nèi)，掃描鏡頭4固定設在芯片承載平臺6上，位移傳感器5固接在電機平臺9上。
所述的直線電機3包括電機定子1、電機動子2，電機動子2懸浮在電機定子1。
所述的電機定子1固定設在電機平臺9上。
所述的電機動子2與芯片承載平臺6固接。
所述的直線電機3、位移傳感器5、導軌8、電機平臺9組成往復式掃描運動機械機構。往復式機械運動作用于電機定子1的額定行程內(nèi)，對生物芯片7進行掃描，生物芯片7的設置方向以其75毫米長軸為基準，并與往復式掃描運動機械機構的運動方向平行，位移傳感器5對往復式機械運動進行位置偵測。
所述的位移傳感器5是光柵尺。
實施例2如圖2所示，本發(fā)明包括直線電機3、掃描鏡頭4、位移傳感器5、芯片承載平臺6、生物芯片7、電機平臺9，直線電機3固定設在電機平臺9上，掃描鏡頭4垂直于芯片承載平臺6，生物芯片7設在芯片承載平臺6內(nèi)，位移傳感器5固接在電機平臺9上。
所述的直線電機3包括電機定子1和電機動子2，電機動子2懸浮在電機定子1。
所述的電機定子1固定設在電機平臺9上。
所述的電機動子2與掃描鏡頭4固接。
所述的直線電機3、位移傳感器5、電機平臺9組成往復式掃描運動機械機構。往復式機械運動作用于電機定子1的額定行程內(nèi)，對生物芯片7進行掃描，生物芯片7的設置方向以其75毫米長軸為基準，并與往復式掃描運動機械機構的運動方向平行，位移傳感器5對往復式機械運動進行位置偵測。
所述的位移傳感器5是光柵尺。
權利要求
1.一種采用大行程勻速掃描的生物芯片掃描儀，包括直線電機(3)、掃描鏡頭(4)、位移傳感器(5)、芯片承載平臺(6)、生物芯片(7)、導軌(8)、電機平臺(9)，其特征在于，直線電機(3)固接在電機平臺(9)上，生物芯片(7)設在芯片承載平臺(6)上，在芯片承載平臺(6)下設有導軌(8)，生物芯片(7)設在芯片承載平臺(6)內(nèi)，掃描鏡頭(4)固定設在芯片承載平臺(6)上，位移傳感器(5)固接在電機平臺(9)上。
2.一種采用大行程勻速掃描的生物芯片掃描儀，包括直線電機(3)、掃描鏡頭(4)、位移傳感器(5)、芯片承載平臺(6)、生物芯片(7)、電機平臺(9)，其特征在于，直線電機(3)固定設在電機平臺(9)上，掃描鏡頭(4)垂直于芯片承載平臺(6)，生物芯片(7)設在芯片承載平臺(6)內(nèi)，位移傳感器(5)固接在電機平臺(9)上。
3.根據(jù)權利要求1所述的采用大行程勻速掃描的生物芯片掃描儀，其特征是，所述的直線電機(3)包括電機定子(1)和電機動子(2)，電機動子(2)懸浮在電機定子(1)，電機定子(1)固定設在電機平臺(9)上。
4.根據(jù)權利要求2所述的采用大行程勻速掃描的生物芯片掃描儀，其特征是，所述的直線電機(3)包括電機定子(1)和電機動子(2)，電機動子(2)懸浮在電機定子(1)，電機定子(1)固定設在電機平臺(9)上。
5.根據(jù)權利要求3所述的采用大行程勻速掃描的生物芯片掃描儀，其特征是，所述的電機動子(2)與芯片承載平臺(6)固接。
6.根據(jù)權利要求4所述的采用大行程勻速掃描的生物芯片掃描儀，其特征是，所述的電機動子(2)與掃描鏡頭(4)固接。
7.根據(jù)權利要求1所述的采用大行程勻速掃描的生物芯片掃描儀，其特征是，所述的直線電機(3)、位移傳感器(5)、導軌(8)、電機平臺(9)組成往復式掃描運動機械機構。
8.根據(jù)權利要求2所述的采用大行程勻速掃描的生物芯片掃描儀，其特征是，所述的直線電機(3)、位移傳感器(5)、電機平臺(9)組成往復式掃描運動機械機構。
9.根據(jù)權利要求1或2或7或8所述的采用大行程勻速掃描的生物芯片掃描儀，其特征是，所述的位移傳感器(5)是光柵尺。
10.根據(jù)權利要求1或2所述的采用大行程勻速掃描的生物芯片掃描儀，其特征是，所述的生物芯片(7)的設置方向以其75毫米長軸為基準，并與往復式掃描運動機械機構的運動方向平行。
全文摘要
一種采用大行程勻速掃描的生物芯片掃描儀，屬于生物醫(yī)療測試儀器技術領域。本發(fā)明包括直線電機、掃描鏡頭、位移傳感器、芯片承載平臺、生物芯片、導軌、電機平臺，直線電機固接在電機平臺上，生物芯片設在芯片承載平臺上，在芯片承載平臺下設有導軌，生物芯片設在芯片承載平臺內(nèi)，掃描鏡頭固定設在芯片承載平臺上，位移傳感器固接在電機平臺上。本發(fā)明具有無圖像畸變、光強均勻、掃描速度快的優(yōu)點，并且圖像不需要軟件修正，有效地控制電機的運動形態(tài)，實現(xiàn)高速大行程勻速掃描。
文檔編號C12Q1/68GK1731153SQ200510028879
公開日2006年2月8日 申請日期2005年8月18日 優(yōu)先權日2005年8月18日
發(fā)明者詹黎, 陳蓬湘, 王胤睿, 謝國安 申請人:蘇州工業(yè)園區(qū)神州光研有限公司