專利名稱：一種激光微陣列芯片掃描儀的制作方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及一種微陣列芯片檢測設備，尤其是關(guān)于一種適用于高分辨率微陣列芯片的激光微陣列芯片掃描儀。
背景技術(shù)：
基于微陣列芯片的檢測設備的發(fā)展已經(jīng)極大地改變了生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)的 面貌。這些設備使得同時檢測多種生物樣品、檢測稀少的人源轉(zhuǎn)錄本成為可能。 它們也使原先不借助這些儀器需要數(shù)月乃至數(shù)年的工作變得可能在數(shù)分鐘內(nèi)借由 自動從微陣列芯片中獲取信息來完成。典型的微陣列芯片包括一系列聚合物，例如寡核苷酸，多肽和抗體。 在基片上，以點陣排列方式合成或者固定這些聚合物，而這些聚合物可以被熒光 標記物或者熒光基團所標記從而進行光學檢測。 一臺典型的微陣列芯片掃描儀使 用激光作為激發(fā)光源，并使用匹配的濾鏡和光電倍增管進行檢測。在微陣列芯片 的掃描過程中，從激發(fā)光源發(fā)出的激發(fā)光照射到芯片的不同點上。在激發(fā)光作用 下，芯片上探針標記的熒光發(fā)生斯托克斯頻移，產(chǎn)生發(fā)射光，而該發(fā)射光則被光 電倍增管所采集。如此得到微陣列芯片的信息，能夠為多種研究服務，例如基因 表達研究，變異研究，基因分型，單核苷酸多態(tài)性，蛋白相互作用，還有疾病的 診斷和治療。隨著微陣列芯片技術(shù)的發(fā)展，產(chǎn)生出對基于熒光檢測的微陣列芯片掃 描儀的新需求，尤其是對具有高速掃描、高靈敏度和低成本的微陣列芯片掃描儀 的需求。

發(fā)明內(nèi)容
—方面，本發(fā)明提供了一種激光微陣列芯片掃描儀。
為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取以下技術(shù)方案 一種激光微陣列芯片掃描儀，其由一光學系統(tǒng)， 一掃描運動平臺和一數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)組成。其中光學系統(tǒng)包含一 打孔反射鏡，其上開有一通孔，反射鏡可將由微陣列芯片上發(fā)射出來的光反射開， 而通孔可允許激發(fā)光從其中通過。在某些實施例中，本發(fā)明微陣列芯片掃描儀的 光學系統(tǒng)還可進一步包括一激發(fā)光物鏡，用以會聚激發(fā)光以便使其通過打孔反射鏡。在某些實施例中，本發(fā)明微陣列芯片掃描儀光學系統(tǒng)還包括一個入射光系統(tǒng)用以產(chǎn)生激發(fā)光。入射光系統(tǒng)可以由第一激光發(fā)生器(帶有一可選的激發(fā) 光濾鏡)，第二激光發(fā)生器(帶有一可選的激發(fā)光濾鏡)， 一分光鏡， 一斬光器組 成，其中分光鏡使得第一激光發(fā)生器發(fā)出的激光通過而使第二激光發(fā)生器發(fā)出的激光反射，而斬光器每次只使其中一個激光發(fā)生器發(fā)出的光通過而阻斷另一個激 光發(fā)生器發(fā)出的光。在某些實施例中，所述光學系統(tǒng)的入射光系統(tǒng)還包括一置于分光鏡與第一激光發(fā)生器之間光路上的第一反射鏡和一置于分光鏡與打孔反射鏡之間的第 二反射鏡，從而使由第一激光發(fā)生器產(chǎn)生的光在經(jīng)過分光鏡之前先在第一反射鏡 上發(fā)生反射，而從分光鏡發(fā)出的光在通過打孔反射鏡之前先在第二反射鏡上發(fā)生 反射。在某些實施例中，所述光學系統(tǒng)還包含一個衰減片，其位于分光鏡之后的 光路上，以便對從分光鏡出來的光強進行調(diào)節(jié)。在某些實施例中，本發(fā)明激光微陣列芯片掃描儀的光學系統(tǒng)還包含一 采集系統(tǒng)對發(fā)射光進行收集。所述采集系統(tǒng)包含一檢測器(如光電倍增管)和一 位于檢測器與打孔反射鏡之間光路上的發(fā)射光物鏡組。在某些實施例中，光學系 統(tǒng)的該采集系統(tǒng)還包含一位于發(fā)射光物鏡組與檢測器之間光路上的針孔。在某些實施例中，所述采集系統(tǒng)還包含一發(fā)射光濾鏡組，位于打孔反 射鏡與發(fā)射光物鏡組之間的光路上。該發(fā)射光濾鏡組可以由單片濾光鏡或多片濾 光鏡(例如2， 3， 4， 5， 6， 7， 8， 9或者10片)組成，用以濾過不同波長的光。在一個實施例中，光學系統(tǒng)包含一打孔反射鏡，其具有一個通孔和一 個反射面； 一激發(fā)光物鏡組； 一入射光系統(tǒng)，該系統(tǒng)又包含一第一激光發(fā)生器， 一第一反射鏡用以反射第一激光發(fā)生器產(chǎn)生的光束， 一第二激光發(fā)生器， 一分光 鏡用以透過上述第一反射鏡所反射的光束并反射第二激光發(fā)生器產(chǎn)生的光束，一 斬光器用以在同一時間段內(nèi)透過某個激光發(fā)生器產(chǎn)生的光束而阻斷另一個激光發(fā) 生器產(chǎn)生的光束， 一第二反射鏡用以將光束反射，使之通過打孔反射鏡上的通孔 并被激發(fā)光物鏡組所聚焦； 一采集系統(tǒng)，該系統(tǒng)又包含一位于打孔反射鏡之后光 路上的發(fā)射光濾鏡組， 一位于發(fā)射光濾鏡組之后光路上的發(fā)射光物鏡組， 一位于 發(fā)射光濾鏡組之后光路上的針孔和一檢測器，從而使發(fā)射光被打孔反射鏡反射之 后依次經(jīng)過發(fā)射光濾鏡組、發(fā)射光物鏡組和針孔，直至到達檢測器。在某些實施 例中，該光學系統(tǒng)還包含位于兩個激光發(fā)生器之前或其中一個激光發(fā)生器之前光 路上的相應激發(fā)光濾鏡。在某些實施例中，該光學系統(tǒng)還包含位于分光鏡與第二 反射鏡之間的衰減片。在某些實施例中，所述激光微陣列芯片掃描儀的掃描運動平臺包含一控制掃描方向運動的掃描驅(qū)動裝置和一控制進給方向運動的進給驅(qū)動裝置相偶聯(lián) 的載物臺。例如，掃描驅(qū)動裝置可由一帶輪和一緊密纏繞在帶輪上的薄金屬帶組 成，從而使帶輪的轉(zhuǎn)動帶動平臺兩部分之間發(fā)生相對運動。從另一角度來看，本發(fā)明提供了一種由光學系統(tǒng)、掃描運動平臺和數(shù) 據(jù)處理系統(tǒng)的激光微陣列芯片掃描儀。其中掃描運動平臺包括一載物臺用于盛放 微陣列芯片，該平臺受到一包含帶輪和緊密纏繞其上的薄金屬帶的驅(qū)動裝置控制。 薄金屬帶的兩部分連接到載物臺上以使帶輪的轉(zhuǎn)動能夠帶動載物臺的運動。在某 些實施例中，帶輪由低轉(zhuǎn)動慣量的伺服電機驅(qū)動。在某些實施例中，薄金屬帶的 兩部分其中之一與載物臺的連接是可以釋放的。在某些實施例中，薄金屬帶還包 含從與載物臺構(gòu)成可以釋放的連接的部分延伸出來的一預緊區(qū)段。在某些實施例中，微陣列芯片掃描儀的掃描運動平臺還包含第二驅(qū)動裝置。所述第一驅(qū)動裝置控制載物臺在掃描方向上的運動，而第二驅(qū)動裝置控制 載物臺在不同于掃描方向的進給方向(例如正交于掃描方向)上的運動。在某些 實施例中，第一驅(qū)動裝置位于載物臺之下，第二驅(qū)動裝置之上。在某些實施例中， 第二驅(qū)動裝置包含與步進電機相偶聯(lián)的絲杠。從另一角度看，本發(fā)明提供一種由一光學系統(tǒng)， 一掃描運動平臺和一 數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)組成的激光微陣列芯片掃描儀，其中掃描運動平臺包含一底座，該 底座包含一第一導軌； 一可在第一導軌上滑動的滑塊，該滑塊上又有正交于第一導軌的第二導軌； 一進給驅(qū)動裝置，其與滑塊相偶聯(lián)以驅(qū)動其在第一導軌上滑動；一載物臺，其可在第二導軌上滑動； 一掃描驅(qū)動裝置，其與載物臺相偶聯(lián)以驅(qū)動其在第二導軌上滑動。在某些實施例中，掃描驅(qū)動裝置包含一帶輪和一緊密纏繞 在帶輪上的薄金屬帶，薄金屬帶的兩部分連接到載物臺上以使帶輪的轉(zhuǎn)動能夠帶 動載物臺的運動。在某些實施例中，掃描驅(qū)動裝置由具有低轉(zhuǎn)動慣量的伺服電機 帶動。在某些實施例中，掃描驅(qū)動裝置安裝在滑塊上。在某些實施例中，進給驅(qū) 動裝置包含偶聯(lián)到一步進電機上的一絲杠。在一個實施例中，激光微陣列芯片掃描儀包含一光學系統(tǒng)， 一掃描運 動平臺和一數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)。其中掃描運動平臺包含一底座，該底座包含一第一導 軌； 一可在第一導軌上滑動的滑塊，該滑塊上又有正交于第一導軌的第二導軌； 一條偶聯(lián)到該滑塊的絲杠； 一個偶聯(lián)到該絲杠的步進電機； 一載物臺，可在第二 導軌上滑動； 一掃描驅(qū)動裝置，包含一帶輪和一緊密纏繞在帶輪上的薄金屬帶， 薄金屬帶的兩部分連接到載物臺上以使帶輪的轉(zhuǎn)動能夠帶動載物臺的運動，掃描 驅(qū)動裝置由一伺服電機帶動。掃描驅(qū)動裝置可安裝在滑塊上。在某些實施例中，薄金屬帶的兩部分之一與載物臺的連接是可以活動的。在某些實施例中，薄金屬 帶還包含一從與載物臺構(gòu)成活動連接的薄金屬帶的一端延伸出來的預緊區(qū)段。在某些實施例中，微陣列芯片掃描儀包含上述任一掃描運動平臺，一 數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)和一光學系統(tǒng)。該光學系統(tǒng)包含一入射光系統(tǒng)。該入射光系統(tǒng)包含 一第一激光發(fā)生器， 一第二激光發(fā)生器， 一分光鏡和一斬光器，其中分光鏡透射 由第一激光發(fā)生器發(fā)出的光束而反射由第二激光發(fā)生器發(fā)出的光束，斬光器則每 次只讓來自一個激光發(fā)生器的光束通過而阻斷另一個激光發(fā)生器發(fā)來的光束。在某些實施例中，微陣列芯片掃描儀包含以上所述的任一掃描運動平 臺，以數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，和一光學系統(tǒng)。該光學系統(tǒng)包括一采集系統(tǒng)。該采集系統(tǒng) 包括一發(fā)射光濾鏡組， 一置于發(fā)射光濾鏡組之后光路上的發(fā)射光物鏡組， 一置于 發(fā)射光物鏡組之后光路上的針孔和一置于針孔之后光路上的檢測器，其中發(fā)射光 依次通過發(fā)射光濾鏡組，發(fā)射光物鏡組和針孔，最后到達檢測器。


圖1是本發(fā)明一個實施例的示意2是本發(fā)明一個實施例掃描運動平臺部分的示意3是本發(fā)明微陣列芯片掃描儀中一例打孔反射鏡的示意4是本發(fā)明微陣列芯片掃描儀中一例掃描運動平臺的示意5是本發(fā)明微陣列芯片掃描儀中一例帶輪與薄鋼帶驅(qū)動系統(tǒng)的示圖
具體實施例方式本發(fā)明提供一種包括一光學系統(tǒng)和一掃描運動平臺的激光微陣列芯片 掃描儀。在掃描操作過程中，光學系統(tǒng)保持固定位置。相對于光學系統(tǒng)，置于掃 描運動平臺的載物臺上的微陣列芯片可在一個二維平面內(nèi)移動到任意位置，以完 成整片掃描。在某些實施例中，掃描儀還包括一數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)用于數(shù)據(jù)收集和處 理。該掃描儀的部分或者全部子系統(tǒng)可以由計算機進行控制。數(shù)據(jù)處理系 統(tǒng)可以被整合在掃描儀本體中。或者，數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)的某些組件可以與掃描儀的 其他部分分離(例如被集成在個人計算機、計算機工作站內(nèi)等等)。因此，本發(fā)明 提供了一種集成的和/或自動化的微陣列芯片掃描儀。本發(fā)明公開的微陣列芯片掃描儀具有高速掃描、高靈敏度、高分辨率 和高信噪比的特征，可用于任何種類的微陣列芯片的掃描，包括但不限于DNA、RNA、 cDNA、多聚核苷酸、寡聚核苷酸、蛋白質(zhì)、多肽和抗體微陣列。通過掃描微陣列 芯片得到的信息可用于多種用途，例如基因表達、突變、分型、單核苷酸多態(tài)性、蛋白相互作用分析等研究和疾病的診斷與治療。
微陣列芯片掃描儀的光學系統(tǒng)本發(fā)明微陣列芯片掃描儀的光學系統(tǒng)為芯片掃描提供激發(fā)光，并從芯 片收集發(fā)射光。光學系統(tǒng)可由在題為"微陣列芯片掃描的光學系統(tǒng)"的專利申請
(Attorney Docket No. 51457-2003340)中描述的一種新型光學系統(tǒng)構(gòu)成。在某些實施例中，該光學系統(tǒng)包括一打孔反射鏡。該打孔反射鏡上有 一通孔，以使激發(fā)光直接透過；還有一反射面，以使來自微陣列芯片的發(fā)射光被 其反射。該光學系統(tǒng)還可包括一激發(fā)光物鏡組，用以將激發(fā)光聚焦在打孔反射鏡 的通孔處，并使來自微陣列芯片的發(fā)射光準直。在某些實施例中，激發(fā)光物鏡組 連接到一個電機(例如步進電機)，可使物鏡組在垂直于微陣列芯片表面的方向上 移動。如此物鏡組的位置就可以調(diào)整而使激發(fā)光正確聚焦。使用本發(fā)明的打孔反射鏡極大提高了光學系統(tǒng)的效率，降低了背景噪 聲，并消除了激發(fā)光和發(fā)射光之間的相互干擾。在芯片掃描過程中，激發(fā)光從打 孔反射鏡的通孔中穿過，直接聚焦到待掃描的微陣列芯片上。芯片上的熒光團所 發(fā)出的熒光接著被打孔反射鏡的反射面所反射，并被收集起來。由于激發(fā)光通過 打孔反射鏡上的通孔不會遇到任何阻礙，所以減少了光損失。而且，大部分由微 陣列芯片所反射的背景光也通過通孔而不會進入釆集系統(tǒng)。因此，信噪比得到了 提高。打孔反射鏡上的通孔可以是任意形狀，包括但不限于圓形，橢圓形， 方形，矩形，三角形，或者其他規(guī)則或不規(guī)則形狀。通孔的大小可以在任意可行 的范圍內(nèi)，只要能使激發(fā)光通過而不受阻。例如，當通孔為圓形時，其直徑可以 在約0. 5毫米至約5毫米之間但不限定在這之間，在約0. 4亳米至約0. 8毫米之 間，或者在約1毫米到約3毫米之間，或者為約3毫米都可以。打孔反射鏡可以為任意形狀，包括但不限于圓形，橢圓形，方形，矩 形，三角形，或者其他規(guī)則或不規(guī)則形狀。反射鏡面可以與微陣列芯片的表面成 任意合理的角度，如15° ， 20° ， 30° ， 40° ， 45° ， 50°或者60°等。該光學系統(tǒng)還可以包括一入射光系統(tǒng)用以產(chǎn)生激發(fā)光。在某些實施例 中，光學系統(tǒng)的該入射光系統(tǒng)包括一激光發(fā)生器和一可選的反射鏡。例如，當與 打孔反射鏡一起使用時，由激光發(fā)生器發(fā)出的光束可以選擇是否先經(jīng)反射鏡反射， 再通過打孔反射鏡上的通孔。該入射光系統(tǒng)還可以包括一相應的激發(fā)光濾鏡，置 于第一激光發(fā)生器前面的光路上，從而將激光發(fā)生器發(fā)出的光過濾成為光譜范圍 狹窄的激發(fā)光。在某些實施例中，光學系統(tǒng)的該入射光系統(tǒng)包括一第一激光發(fā)生器(和 一可選的相應激發(fā)光濾鏡)， 一第二激光發(fā)生器(和一可選的相應激發(fā)光濾鏡)， 一分光鏡和一斬光器。兩個激光發(fā)生器產(chǎn)生的激光波長一般是不同的。分光鏡放 置的位置使得第一激光發(fā)生器發(fā)出的光束透過而第二激光發(fā)生器發(fā)出的光束被反 射。斬光器在光路上緊鄰分光鏡。在任意時刻斬光器只允許來自一個激光器的光 束通過而阻斷來自另一個激光器的光束，因此保證激發(fā)光路上只有一種來源的光。 使用斬光器取代傳統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)反射鏡選擇激光光源保證了光學系統(tǒng)的穩(wěn)定性。該光學系統(tǒng)(例如入射光系統(tǒng))還包括一個或者更多反射鏡。反射鏡 用來改變光路的方向，并可根據(jù)設計意圖以多種方式釆用。例如，可以在第一激 光發(fā)生器與分光鏡之間安置一第一反射鏡。來自第一激光發(fā)生器的光束首先經(jīng)過 第一反射鏡的反射后再進入分光鏡。在某些實施例中，當與打孔反射鏡一起使用 時，該入射光系統(tǒng)還可包括一第二反射鏡(最好為一比例反射鏡)，置于分光鏡和 打孔反射鏡之間。來自于斬光器選擇之后經(jīng)由分光鏡的光束首先經(jīng)過第二反射鏡 的反射再通過打孔反射鏡的通孔。光路上還可安置一光密度檢測器用于檢測從第 二反射鏡出射的光束，檢測到的光信號經(jīng)過數(shù)字轉(zhuǎn)換可用于指示激發(fā)光的光強。光學系統(tǒng)的該入射光系統(tǒng)還可包括一衰減片，用于控制和調(diào)整激發(fā)光 光強。衰減片在光路上的位置可以緊接在分光鏡之后，以使通過打孔反射鏡的光 束能夠受到衰減片的調(diào)節(jié)。根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)領域的共識，當激發(fā)光在微陣列芯片上進行掃描時，芯 片上的熒光基團將響應激發(fā)光產(chǎn)生斯托克斯頻移發(fā)射光，并被一集光裝置所收集。 因此，該光學系統(tǒng)還可包括一集光裝置用以收集來自微陣列芯片的發(fā)射光。光學 系統(tǒng)的激光裝置可包括一檢測器和一發(fā)射光物鏡組。在某些實施例中，該檢測器 為一光電倍增管(PMT)。 PMT通過光電效應將入射的光子轉(zhuǎn)變?yōu)殡娮?。l個光子打 在PMT光電陰極即可產(chǎn)生1個電子。電子流經(jīng)一系列的倍增極得到放大，直到到 達陽極。在陽極上產(chǎn)生的電流與陰極入射光直接相關(guān)。電信號進一步通過放大電 路放大并轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字信號，用于計算機分析。在一些實施例中，光學系統(tǒng)的采集系統(tǒng)包括一位于發(fā)射光物鏡組與檢 測器之間光路上的針孔。針孔安放在檢測器之前，以阻擋微陣列芯片發(fā)出的熒光 中不在激光束聚焦的焦平面上的部分。這樣，離焦的干擾信息大大減少。在某些實施例中，光學系統(tǒng)的采集系統(tǒng)還包括一位于發(fā)射光物鏡組前 光路上的發(fā)射光濾鏡組，以使目標波段的光束通過發(fā)射光物鏡組而被檢測到。在 某些實施例中，發(fā)射光濾鏡組包括兩片或者更多(例如2， 3， 4, 5， 6， 7， 8， 9，IO或更多)濾光片，以實現(xiàn)對不同波段光的過濾(例如，其中每片允許通過的波 段都不同)。這些濾光片可以以任意合理的方式進行排列。例如，發(fā)射光濾鏡組中 的濾光片可以沿圓周排布(例如安排在一轉(zhuǎn)盤上)，轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)盤以便使合適的濾光片 轉(zhuǎn)到光路上。濾光片的選擇取決于激發(fā)光波長和激發(fā)光、待檢測熒光基團發(fā)射光的 光譜特征。兩個激光發(fā)生器，再加上相應激發(fā)光濾鏡的不同組合，使得依次或者 同時檢測一個樣品中的多種熒光基團成為可能。因此，使用本發(fā)明的光學系統(tǒng)可 以檢測多重標記的樣品。這種功能在微陣列芯片掃描中十分有用，因為該應用普 遍使用不同的標記物對樣品進行多重探針標記。在一個實施例中，光學系統(tǒng)包括一個具有一通孔和一反射面的打孔反 射鏡； 一激發(fā)光物鏡組； 一入射光系統(tǒng)，包括一第一激光發(fā)生器， 一第二激光發(fā) 生器， 一分光鏡用以透射由第一反射鏡反射的光束而反射來自第二激光器的光束， 一斬光器用以透射來自 一激光發(fā)生器的光束并阻斷來自另一激光發(fā)生器， 一第二 反射鏡用以使光束通過打孔反射鏡上的通孔并通過物鏡組聚焦； 一采集系統(tǒng)，包 括一位于打孔反射鏡之后光路上的發(fā)射光濾鏡組， 一位于發(fā)射光濾鏡組之后光路 上的發(fā)射光物鏡組， 一位于發(fā)射光物鏡組之后光路上的針孔，和一檢測器，這樣 發(fā)射光經(jīng)過打孔反射鏡反射以后依次經(jīng)過發(fā)射光濾鏡組，發(fā)射光物鏡組和針孔， 最后到達檢測器。在某些實施例中，光學系統(tǒng)還包括位于至少其中一個激光發(fā)生 器前光路上的對應激發(fā)光濾鏡。在某些實施例中，光學系統(tǒng)還包括一位于分光鏡 和第二反射鏡之間的衰減片。從另一個角度來看，本發(fā)明提供一種光學系統(tǒng)，包括(由下列項目構(gòu) 成或者主要由下列項目構(gòu)成) 一第一激光發(fā)生器， 一打孔反射鏡， 一激發(fā)光物鏡 組， 一發(fā)射光物鏡組， 一針孔和一檢測器；該光學系統(tǒng)的所有部件通過光路連接。 具體地，由激光發(fā)生器產(chǎn)生的光通過打孔反射鏡，并由激發(fā)光物鏡組聚焦在待掃 描的微陣列芯片上。待掃描芯片上的熒光基團在激發(fā)下釋放出熒光。發(fā)射光經(jīng)激 發(fā)光物鏡組準直后，經(jīng)打孔反射鏡反射，再經(jīng)過發(fā)射光物鏡組和針孔并被檢測器 所收集。在某些實施例中，光學系統(tǒng)還包括一第二激光發(fā)生器， 一分光鏡和一 斬光器。由第一激光發(fā)生器產(chǎn)生的光束透過分光鏡，而由第二激光發(fā)生器產(chǎn)生的 光束被分光鏡反射。斬光器每次允許來自一個激光發(fā)生器的光束通過而阻斷另一 個激光發(fā)生器所發(fā)出的光束。在某些實施例中，光學系統(tǒng)還包括一位于第一激光發(fā)生器和分光鏡之間的第一反射鏡。由第一激光發(fā)生器產(chǎn)生的光束首先被第一反射鏡所反射，然后 進入分光鏡。在某些實施例中，還可以有第二反射鏡(一比例反射鏡更佳)，位于 分光鏡與打孔反射鏡之間的光路上。來自于斬光器選擇之后經(jīng)由分光鏡的光束首 先被第二反射鏡反射，然后直接通過打孔反射鏡上的通孔。在某些實施例中，光 學系統(tǒng)還包括一光強探測器用以檢測第二反射鏡透過的光。在某些實施例中，光學系統(tǒng)還包括一衰減片，位于分光鏡與第二反射
鏡之間的光路上。在某些實施例中，光學系統(tǒng)還包括對應的激發(fā)光濾鏡，位于至 少其中一個激光發(fā)生器前的光路上。在某些實施例中，光學系統(tǒng)還包括一發(fā)射光
濾鏡組(例如，在一個發(fā)射光濾鏡組合體中包含兩個或者更多用于濾過不同波長 的光束的濾光片)，位于打孔反射鏡與發(fā)射光物鏡組之間的光路上。從另一角度來看，光學系統(tǒng)包括(由下列項目組成或者主要由下列項 目組成) 一第一激光發(fā)生器， 一第一激發(fā)光濾鏡組， 一第一反射鏡， 一第二激光 發(fā)生器， 一第二激發(fā)光濾鏡組， 一分光鏡， 一斬光器， 一第二反射鏡， 一打孔反 射鏡， 一激發(fā)光物鏡組， 一發(fā)射光濾鏡組， 一發(fā)射光物鏡組， 一針孔，和一檢測 器，其中各組件通過光路聯(lián)系起來。在某些實施例中，光學系統(tǒng)包括(由下列項目組成或者主要由下列項 目組成) 一第一激光發(fā)生器， 一第一激發(fā)光濾鏡組， 一第一反射鏡， 一第二激光 發(fā)生器， 一第二激發(fā)光濾鏡組， 一分光鏡， 一斬光器， 一第二反射鏡， 一打孔反 射鏡， 一激發(fā)光物鏡組， 一發(fā)射光濾鏡組， 一發(fā)射光物鏡組， 一針孔，和一檢測 器。其中第一激光發(fā)生器產(chǎn)生的光被第一激發(fā)光濾鏡組濾過，經(jīng)第一反射鏡反射
并透過分光鏡；第二激光發(fā)生器產(chǎn)生的光被第二激發(fā)光濾鏡組濾過，經(jīng)分光鏡反 射；其中斬光器每次允許來自其中一個激光發(fā)生器的光束通過而阻斷另一個激光 發(fā)生器發(fā)出的光束；通過斬光器的光束再經(jīng)過第二反射鏡反射，通過打孔反射鏡 的通孔并經(jīng)激發(fā)光物鏡組聚焦；來自芯片的發(fā)射光經(jīng)激發(fā)光物鏡組準直后，被打 孔反射鏡反射；被反射的發(fā)射光經(jīng)發(fā)射光濾鏡組濾過后，由發(fā)射光物鏡組聚焦， 通過針孔，由檢測器進行檢測。 芯片掃描儀的掃描運動平臺芯片掃描儀的掃描運動平臺相對于光學系統(tǒng)發(fā)生運動而對芯片進行掃 描。本發(fā)明描述的掃描運動平臺可由在題為"微陣列芯片掃描儀高速掃描運動平 臺"的專利申請(Attorney Docket No. 51457-2003240)構(gòu)成。在某些實施例中，掃描運動平臺包括一盛放微陣列芯片的載物臺，該 載物臺由包含一帶輪和一纏繞在帶輪上的薄金屬帶的一驅(qū)動裝置所控制。 一般來
說，薄金屬帶在帶輪上纏繞至少一圈。薄金屬帶上兩個區(qū)域，通常是纏繞在帶輪 上區(qū)域的兩端，被連接到載物臺上。帶輪繞其轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動從而拉動薄金屬帶。薄金 屬帶進而拉動載物臺作線性運動。這樣，帶輪的旋轉(zhuǎn)運動通過薄金屬帶轉(zhuǎn)變?yōu)榫€ 性運動。由于帶輪可以順時針或者逆時針轉(zhuǎn)動，載物臺可以向兩個方向運動。薄金屬帶連接到載物臺的兩個區(qū)段可以以任何合適的方式連接到載物 臺。例如，這兩個區(qū)段可以分別連接到載物臺同一端的兩個角上。兩個區(qū)段可以 現(xiàn)有技術(shù)中任何方法連接到載物臺。在某些實施例中，兩個區(qū)段其中之一到載物 臺的連接是可以活動的。薄金屬帶還可包括一伸出可活動連接區(qū)段之外的預緊區(qū) 段。預緊區(qū)段的端部也可以連接到載物臺上。預緊區(qū)段再加上可活動地連接到載 物臺的區(qū)段，可以調(diào)節(jié)纏繞在帶輪上的薄金屬帶的應力。薄金屬帶一般由具有足夠彈性的材料制成。適合作薄金屬帶的材料包
括，但不限于鋼、彈簧鋼、合金鋼。薄金屬帶通常非常薄。薄金屬帶合適的厚度
包括但不限于在約0. 05毫米到0. 5毫米之間，例如在約0. 05毫米到0. 1毫米之
間也可以。在某些實施例中，帶輪/薄金屬帶驅(qū)動裝置中的帶輪與一低轉(zhuǎn)動慣量的 伺服電機相偶聯(lián)。在某些實施例中，掃描運動平臺包括一盛放芯片的載物臺，該載物臺 (以及置于其上的芯片)可在二維平面上任意移動。具體來說，掃描運動平臺的 載物臺被偶聯(lián)到兩個驅(qū)動裝置。 一個驅(qū)動裝置(掃描驅(qū)動裝置)控制載物臺在掃 描方向上的反復運動。另一個驅(qū)動裝置(進給驅(qū)動裝置)控制載物臺在不同于掃 描方向上(例如正交于掃描方向)的進給運動。兩個驅(qū)動裝置共同工作以對整個 芯片進行掃描。在某些實施例中，第一個驅(qū)動裝置，例如掃描驅(qū)動裝置，包括一帶輪 和一纏繞帶輪上的薄金屬帶，其中薄金屬帶上的兩個區(qū)段連接到載物臺上，以使 帶輪的旋轉(zhuǎn)帶動載物臺運動。這里所描述的帶輪/薄金屬帶驅(qū)動裝置具有高速和高 重復精度特征，因此非常適用于高精度芯片掃描儀中載物臺的重復運動控制。在另一方面，載物臺及載物臺上芯片的進結(jié)運動速度不需要太快，但 是其重復精度要求很高。因此，進結(jié)驅(qū)動裝置可包括一絲杠(例如絲杠和步進電 機構(gòu)成偶聯(lián))。在某些實施例中，絲杠通過一聯(lián)軸器連接到一電機。在某些實施例中，載物臺位于掃描驅(qū)動裝置頂部，而掃描驅(qū)動裝置則 位于進給驅(qū)動裝置頂部。在掃描過程中，載物臺(以及置于其上的芯片)相對于 掃描驅(qū)動裝置在掃描方向上發(fā)生運動。掃描驅(qū)動裝置(以及置于其上的載物臺和芯片)則在進給方向上運動。在某些實施例中，掃描運動平臺包括 一底座，該底座包括一第一導 軌， 一滑動連接在第一導軌上的滑塊，該滑塊上還有正交于第一導軌方向的第二 導軌； 一進給驅(qū)動裝置，偶聯(lián)到上述滑塊并能使滑塊在第一導軌上滑動； 一滑動 連接到上述第二導軌上的載物臺； 一掃描驅(qū)動裝置，偶聯(lián)到上述載物臺并能使載物臺在第二導軌上滑動。在某些實施例中，掃描運動平臺包括 一底座，該底座包括一第一導軌， 一滑動連接在第一導軌上的第一滑塊，該第一滑塊上還有正交于第一導軌方向的第二導軌； 一進給驅(qū)動裝置，偶聯(lián)到上述第一滑塊并能使第一 滑塊在第一導軌上滑動； 一第二滑塊，偶聯(lián)到第二導軌上； 一載物臺，安裝在第 二滑塊上； 一掃描驅(qū)動裝置，偶聯(lián)到上述載物臺并能使第二滑塊和載物臺在第二 導軌上滑動。在某些實施例中，掃描運動平臺包括一帶輪和一纏繞在帶輪上的薄金屬帶，其中薄金屬帶的兩個區(qū)段連接到載物臺上以使帶輪的旋轉(zhuǎn)帶動載物臺的移 動。在某些實施例中，薄金屬帶上兩個區(qū)段之一到載物臺的連接是可以活動的。 在某些實施例中，薄金屬帶還包括一預緊區(qū)段，延伸到與載物臺構(gòu)成可以活動的 連接的區(qū)段之外。在某些實施例中，掃描驅(qū)動裝置可由伺服電機(例如具有低轉(zhuǎn)動慣量 的伺服電機)等觸發(fā)。掃描驅(qū)動裝置(包括電機)可安裝在滑塊上，并沿第一導 軌在進給方向上運動。進給驅(qū)動裝置可包括一絲杠，該絲杠偶聯(lián)到一電機(例如一步進電機)。 在某些實施例中，絲杠通過一聯(lián)軸器連接到電機。底座上的第一導軌可安裝到底座上，或者本身就是完整底座的一部分。 類似地，滑塊上的第二導軌可安裝到滑塊(或者第一滑塊)上，或者本身就是完 整底座的一部分。導軌可以由耐磨損的任何材料制成，例如磨光的不銹鋼。導軌 還可用聚四氟乙烯涂層(PTFE，商品名為TEFLON)處理。底座和滑塊還可包含支架。第一和第二導軌均在這些支架之間沿長度 方向延伸。具體地，第一導軌包含第一末端和第二末端。第一末端固定連接到底座第一支架，第二末端固定連接到底座第二支架。第二導軌的兩個末端以相似方 式連接到滑塊的支架上。在某些實施例中，掃描運動平臺還包括在掃描運動和/或進給運動方向 上設置的機械開關(guān)和光電開關(guān)。機械開關(guān)可置于第一或者第二導軌上以限制滑塊 或者載物臺的運動(或者改變其方向)。光電開關(guān)可用來確定滑塊/載物臺的位置。在某些實施例中，掃描運動平臺包括一光柵尺以確定載物臺的位置。在一個實施例中，掃描運動平臺包括 一底座，包括一第一導軌；一 可在第一導軌上滑動的滑塊，該滑塊還包括正交于第一導軌的第二導軌； 一偶聯(lián) 到滑塊的絲杠； 一偶聯(lián)到絲杠的步進電機； 一可在第二導軌上滑動的載物臺；一 掃描驅(qū)動裝置，包括一帶輪和纏繞在帶輪上的一薄金屬帶，薄金屬帶的兩端連接 到載物臺以使帶輪的轉(zhuǎn)動能夠帶動載物臺的運動； 一伺服電機，偶聯(lián)到掃描驅(qū)動 裝置。在另一實施例中，掃描運動平臺包括 一底座，包括一第一導軌； 一第一 滑塊，可在第一導軌上滑動，而且第一滑塊上還有一正交于第一導軌的第二導軌； 一絲杠，偶聯(lián)到第一滑塊； 一步進電機，偶聯(lián)到絲杠； 一第二滑塊，可在第二導 軌上滑動； 一載物臺，安裝在第二滑塊上； 一掃描驅(qū)動裝置，包括一帶輪和纏繞 在帶輪上的一薄金屬帶，薄金屬帶的兩端連接到載物臺以使帶輪的轉(zhuǎn)動能夠帶動 載物臺的運動； 一伺服電機，偶聯(lián)到掃描驅(qū)動裝置。 數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)芯片掃描儀的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)將光學系統(tǒng)中檢測器檢測到的光信號轉(zhuǎn)變 為數(shù)字和/或圖像數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)中的組件(以硬件、軟件或者兩者結(jié)合的形 式出現(xiàn))基本上采用其他微陣列芯片激光掃描儀中傳統(tǒng)的技術(shù)。例如，可由一放 大濾波電路和相應的模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換器(AD轉(zhuǎn)換器)連接到檢測器(例如PMT)。 AD轉(zhuǎn)換器產(chǎn)生的數(shù)字信號可由數(shù)據(jù)借口發(fā)送給計算機。計算機對芯片上所有區(qū)塊 的數(shù)據(jù)進行信號強度和背景的歸一化處理。這些強度數(shù)據(jù)進一步被整理成為文本 的，圖形的，或者兩者結(jié)合形式的數(shù)據(jù)。計算機還可提供軟件用以對上述數(shù)據(jù)進 行解釋以生成試驗結(jié)果或臨床檢測報告。原始和/或處理過的數(shù)據(jù)可以被存儲在計 算機可讀的介質(zhì)中，通過電信號傳遞到其他通信實體，打印成為人類可讀形式， 或者留作其他用途。數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)還包括一連接到檢測器(例如PMT)的DA轉(zhuǎn)換器以對從 檢測器(例如PMT)輸出的信號進行反饋控制。在某些實施例中，數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)還 包括一格放大濾波電路和一 AD轉(zhuǎn)換器連接到一所述光強度檢測器。傳統(tǒng)芯片掃描儀能夠檢測到芯片上明亮的光斑，但是并不擅長將微弱 的光斑從背景信號中區(qū)別出來。DA轉(zhuǎn)化器用來為檢測器(例如PMT)提供連續(xù)反 饋控制，可以選擇與連續(xù)調(diào)節(jié)激發(fā)光能量的衰減片聯(lián)合使用，以大大提高掃描儀 的靈敏度。本發(fā)明的掃描儀還提供了寬廣的動態(tài)范圍，因此能夠提供高質(zhì)量的圖 像和數(shù)據(jù)。如圖1所示，本發(fā)明包括第一激光發(fā)生器10產(chǎn)生激光，激光通過激發(fā)光濾鏡12，被反射鏡13所反射，并透過分光鏡14。第二激光發(fā)生器9產(chǎn)生、激 光，激光通過激發(fā)光濾鏡11，被分光鏡14所反射。斬光器15位于分光鏡14附近， 只讓第一激光發(fā)生器10或者第二激光發(fā)生器9其中之一產(chǎn)生的激光通過。通過的 光束再經(jīng)衰減片16發(fā)生衰減。衰減后的光束入射到比例反射鏡5上。為了檢測激 發(fā)光強度，光強檢測器17用于檢測從比例反射鏡5透射過的光束。光強檢測器17 得到的光信號經(jīng)過放大濾波電路18進行放大，由AD轉(zhuǎn)換器19轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字信號。 被比例反射鏡5所反射的光束通過打孔反射鏡6上的通孔，經(jīng)激發(fā)光物鏡組7聚 焦在掃描運動平臺8上的微陣列芯片24表面。從微陣列芯片24發(fā)出的光經(jīng)激發(fā)光物鏡組7準直后，被打孔反射鏡6 反射。反射光通過發(fā)射光濾鏡組4和發(fā)射光物鏡組3。針孔2只允許聚焦的光通過 并被PMT1所檢測。PMT1所收集的信號經(jīng)由放大濾波電路20放大后由AD轉(zhuǎn)換器 21轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字信號。如此得到的數(shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)接口 22被引入計算機處理單元23 用以產(chǎn)生TIFF文件。PMT1還連接到DA轉(zhuǎn)換器25，后者為PMT1提供反饋控制。 在此實施例中，USB被用來進行數(shù)據(jù)通信。如圖2所示，微陣列芯片24被放置在載物臺31的上表面，載物臺是 掃描運動平臺的一部分。通過Y軸驅(qū)動伺服電機38、掃描驅(qū)動裝置36控制載物臺 31沿Y軸方向移動。掃描驅(qū)動裝置驅(qū)使載物臺沿掃描方向作重復運動，并正確地 控制著載物臺運動的位置精度。掃描驅(qū)動裝置被置于第一滑塊37之上，而進給驅(qū) 動系統(tǒng)通過X軸驅(qū)動步進電機控制著第一滑塊37沿X軸運動。另外還有一 Z軸驅(qū) 動步進電機312，其控制著激發(fā)光物鏡組在Z軸方向的運動以聚焦光束。在掃描過程中，第一滑塊37沿X軸以分辨率為步長移動。同時，載物 臺31沿Y軸以掃描寬度為限相對于第一滑塊37進行移動，載物臺在Y軸方向上 的位置由光柵313所控制。光柵313進行計數(shù)并控制掃描位置。當載物臺31沿掃 描方向(例如，Y軸方向)移動一段指定距離之后，Y軸驅(qū)動伺服電機38改變轉(zhuǎn) 動方向使載物臺沿Y軸向相反方向移動。與此同時，第一滑塊37向前移動一步長 (等于分辨率)，從而對芯片陣列的另一行進行掃描。重復同樣的步驟直到第一滑 塊37到達指定的移動距離。芯片掃描儀的該實施例可掃描22毫米X72毫米范圍內(nèi)的一個或者多 個微陣列芯片陣列。在此實施例中，兩個激光發(fā)生器分別產(chǎn)生635納米和532納 米的激光。兩激光發(fā)生器與發(fā)射光濾鏡組聯(lián)合使用，提供6種不同通道和4種不 同分辨率(分別是5微米，IO微米，20微米和40微米)。單個通道對單張芯片的 掃描約需6-8分鐘(IO微米分辨率)。檢測靈敏度優(yōu)于0. 1熒光分子/平方微米。如圖3所示，激光微陣列芯片掃描儀光學系統(tǒng)中打孔反射鏡6的一個實施例。該反射鏡呈橢圓形，并與水平面成45度傾角。 一直徑3毫米的圓形通孔位于反射鏡中心，使激發(fā)光不受阻礙地通過。該反射鏡的一面為反射面，用以反 射發(fā)射光。在這種情況下，激發(fā)光光路與收集光路成正交，不會互相干擾對方。如圖4所示，激光微陣列芯片掃描儀中使用的掃描運動平臺的一個實施例。載物臺31安裝在第二滑塊35上，第二滑塊35可以沿第二導軌34滑動。薄鋼帶33纏繞在帶輪32上，并連接到載物臺31上。掃描電機36驅(qū)動該薄鋼帶/ 帶輪系統(tǒng)，以使第二滑塊/載物臺沿第二導軌34移動。第二導軌34，帶輪32，薄 鋼帶33和掃描電機36共同組成掃描驅(qū)動裝置以移動載物臺。第二導軌34位于第一滑塊37上。載物臺31在掃描驅(qū)動裝置控制下，相對于第一滑塊37在掃描方向 上運動。第一導軌38，絲杠39，聯(lián)軸器310和步進電機311共同組成進給驅(qū)動裝置。在進給驅(qū)動裝置控制下，第一滑塊37承載著掃描驅(qū)動裝置36，沿與掃描方向成正交的方向移動。在掃描過程中，載物臺在進給和掃描兩個方向上移動，對整張微陣列芯片進行高速、高精度的掃描。如圖5所示，本發(fā)明線性驅(qū)動系統(tǒng)(掃描驅(qū)動裝置)包括帶輪32和薄 鋼帶33。帶輪32由掃描電機36驅(qū)動，可以順時針或者逆時針轉(zhuǎn)動。薄鋼帶33在帶輪32上纏繞一圈。薄鋼帶的區(qū)段315和區(qū)段316分別纏繞在帶輪上區(qū)段的兩端，通過螺釘317和318連接到載物臺31—端的兩角上。區(qū)段316與載物臺的連 接可以活動。在此實施例中，薄鋼帶延伸到區(qū)段316之外，其末端通過螺釘314 固定到載物臺上。薄鋼帶上位于螺釘318和314之間的部分起到預緊的作用，即帶輪上纏繞的薄金屬帶的應力可以通過調(diào)整該預緊區(qū)段加以改變。驅(qū)動裝置通過 薄鋼帶33將帶輪32的旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)變?yōu)橹貜偷木€性運動。該系統(tǒng)可以實現(xiàn)10-20Hz 的掃描頻率(在10毫米行程情況下)。而且，它能夠?qū)崿F(xiàn)高重復精度，從而解決 了傳統(tǒng)傳送帶系統(tǒng)相關(guān)的問題。雖然為了幫助理解和闡明問題對前述的發(fā)明通過圖示和舉例的方式在一定細節(jié)上進行了描述，但是具有該領域內(nèi)平均技能和知識的專業(yè)人員可能對其做出一些顯而易見的改變。因此，發(fā)明的范圍不應受到描述和實施例的限制，而 由后面權(quán)利要求來進行描述。所有的繪圖均為示意圖。角度和尺寸不嚴格遵守比例限制。
權(quán)利要求
1、一種激光微陣列芯片掃描儀，其特征在于包括一光學系統(tǒng)，一掃描運動平臺和一數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)。其中光學系統(tǒng)包括一打孔反射鏡，其上有一通孔和一反射面，其通孔能使激發(fā)光束通過而反射面可反射來自于微陣列芯片的發(fā)射光。
2、 如權(quán)利要求1所述的一種激光微陣列芯片掃描儀，其特征在于所述光學 系統(tǒng)還包括一激發(fā)光物鏡組，用以將激發(fā)光聚焦以通過打孔反射鏡。
3、 如權(quán)利要求1或2所述的一種激光微陣列芯片掃描儀，其特征在于所述光學系統(tǒng)還包括一入射光系統(tǒng)，用以產(chǎn)生激發(fā)光束。
4、 如權(quán)利要求3所述的一種激光微陣列芯片掃描儀，其特征在于所述光學系統(tǒng)中的入射光系統(tǒng)包括一第一激光發(fā)生器， 一第二激光發(fā)生器， 一分光鏡，一 斬光器。其中分光鏡使第一激光發(fā)生器發(fā)出的光束通過而反射來自第二激光發(fā)生器的光束，而斬光器一次只讓來自于其中一個激光發(fā)生器的光束通過而阻斷另一 個激光發(fā)生器發(fā)出的光束。
5、 如權(quán)利要求4所述的一種激光微陣列芯片掃描儀，其特征在于所述光學 系統(tǒng)的入射光系統(tǒng)還包括置于第一激光發(fā)生器與分光鏡之間光路上的第一反射鏡 和置于分光鏡與打孔反射鏡之間光路上的第二反射鏡。其中由第一激光發(fā)生器發(fā) 出的光束首先經(jīng)第一反射鏡反射后再入射到分光鏡，而從分光鏡出射的光束再經(jīng) 第二反射鏡反射后，再通過打孔反射鏡上的通孔。
6、 如權(quán)利要求4所述的一種激光微陣列芯片掃描儀，其特征在于所述光學 系統(tǒng)中入射光系統(tǒng)還包括兩個激光發(fā)生器至少其中之一前面光路上設置的相應激 發(fā)光濾鏡。
7、 如權(quán)利要求4所述的一種激光微陣列芯片掃描儀，其特征在于所述光學 系統(tǒng)中入射光系統(tǒng)還包括一衰減片，位于分光鏡后面的光路上。
8、 如權(quán)利要求1所述的一種激光微陣列芯片掃描儀，其特征在于所述光學 系統(tǒng)還包括一采集系統(tǒng)用以收集發(fā)射光。所述采集系統(tǒng)包括一檢測器和一位于檢 測器和打孔反射鏡之間的發(fā)射光物鏡組。
9、 如權(quán)利要求8所述的一種激光微陣列芯片掃描儀，其特征在于所述檢測 器為一光電倍增管。
10、 如權(quán)利要求8所述的一種激光微陣列芯片掃描儀，其特征在于所述光 學系統(tǒng)的采集系統(tǒng)還包括一針孔，位于發(fā)射光物鏡組與檢測器之間的光路上。
11、 如權(quán)利要求10所述的一種激光微陣列芯片掃描儀，其特征在于所述光 學系統(tǒng)的采集系統(tǒng)還包括一發(fā)射光濾鏡組，位于打孔反射鏡和發(fā)射光物鏡組之間的光路上。
12、 如權(quán)利要求ll所述的一種激光微陣列芯片掃描儀，其特征在于所述發(fā) 射光濾鏡組包括兩片或更多激發(fā)光濾鏡用以濾過不同波長的光束。
13、 如權(quán)利要求2所述的一種激光微陣列芯片掃描儀，其中光學系統(tǒng)還包括 一入射光系統(tǒng)，包括一第一激光發(fā)生器， 一第一反射鏡用以反射第一激光發(fā)生器 產(chǎn)生的光束， 一第二激光發(fā)生器， 一分光鏡用以透射來自第一反射鏡的光束并反 射來自第二激光發(fā)生器的光束， 一斬光器用以一次僅讓兩個激光發(fā)生器之一產(chǎn)生 的光束通過而阻斷另一個發(fā)出的光束， 一第二反射鏡用以反射光束使之通過打孔 反射鏡上的通孔； 一采集系統(tǒng)，包括位于打孔反射鏡之后光路上的一發(fā)射光濾鏡 組，位于發(fā)射光濾鏡組之后光路上的一發(fā)射光物鏡組，位于發(fā)生光物鏡組之后光 路上的一針孔，以及一檢測器，用以接收依次經(jīng)過打孔反射鏡反射、發(fā)射光濾鏡 組濾過、發(fā)射光物鏡組和針孔透射后的發(fā)射光束。
14、 如權(quán)利要求1-13所述的一種激光微陣列芯片掃描儀，其特征在于所述 掃描運動平臺包括一載物臺，其偶聯(lián)到一掃描驅(qū)動裝置，該掃描驅(qū)動裝置驅(qū)動載 物臺在掃描方向運動；該載物臺還偶聯(lián)到一進給驅(qū)動裝置，該進給驅(qū)動系統(tǒng)驅(qū)動 載物臺在進給方向運動。
15、 如權(quán)利要求14所述的一種激光微陣列芯片掃描儀，其特征在于所述掃描驅(qū)動裝置包括一帶輪和一彈性薄金屬帶，纏繞在帶輪上。薄金屬帶的兩端連接 到載物臺上以使帶輪的轉(zhuǎn)動能夠移動載物臺。
16、 一種激光微陣列芯片掃描儀，其特征在于包括一光學系統(tǒng)， 一掃描運動平臺，和一數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)。其中數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)包括一用于承載微陣列芯片的載 物臺。該載物臺受到一第一驅(qū)動裝置控制，該驅(qū)動裝置包括一帶輪和一纏繞于帶 輪上的彈性薄金屬帶，該薄金屬帶的兩端連接到載物臺上以使帶輪的轉(zhuǎn)動能夠帶 動載物臺的運動。
17、 如權(quán)利要求16所述的一種激光微陣列芯片掃描儀，其特征在于所述帶輪由低轉(zhuǎn)動慣量的伺服電機驅(qū)動。
18、 如權(quán)利要求16所述的一種激光微陣列芯片掃描儀，其特征在于所述掃描運動平臺還包括一第二驅(qū)動裝置，其中第一驅(qū)動裝置沿一掃描方向移動載物臺， 而第二驅(qū)動裝置沿一不同于掃描方向的進給方向移動載物臺。
19、 如權(quán)利要求18所述的一種激光微陣列芯片掃描儀，其特征在于所述第 二驅(qū)動裝置沿一正交于掃描方向的進給方向移動載物臺。
20、 如權(quán)利要求18所述的一種激光微陣列芯片掃描儀，其特征在于所述第一驅(qū)動裝置位于載物臺之下、第二驅(qū)動裝置之上。
21、 如權(quán)利要求18所述的一種激光微陣列芯片掃描儀，其特征在于所述第 二驅(qū)動裝置包括一絲杠，其與一步進電機相偶聯(lián)。
22、 一種激光微陣列芯片掃描儀，其特征在于包括一光學系統(tǒng)， 一掃描運 動平臺和一數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，其中掃描運動平臺包括 一基座，包括一第一導軌； 一滑塊，可在第一導軌上滑動，其上還有正交于第一導軌的第二導軌； 一進給驅(qū) 動裝置，偶聯(lián)到滑塊并沿第一導軌移動該滑塊； 一載物臺，可在第二導軌上滑動； 和一掃描驅(qū)動裝置，偶聯(lián)到載物臺并沿第二導軌移動該載物臺。
23、 如權(quán)利要求9所述的一種激光微陣列芯片掃描儀，其特征在于所述掃 描運動平臺的掃描驅(qū)動裝置包括一帶輪和纏繞在帶輪上的彈性薄金屬帶，薄金屬 帶的兩端連接到載物臺上以使帶輪的轉(zhuǎn)動能夠帶動載物臺的移動。
24、 如權(quán)利要求23所述的一種激光微陣列芯片掃描儀，其特征在于所述掃描驅(qū)動裝置由一低轉(zhuǎn)動慣量的伺服電機驅(qū)動。
25、 如權(quán)利要求23所述的激光微陣列芯片掃描儀，其特征在于所述掃描驅(qū)動裝置安裝在滑塊上。
26、 如權(quán)利要求23所述的一種激光微陣列芯片掃描儀，其特征在于所述進給驅(qū)動裝置包括一絲杠，絲杠連接到一步進電機。
27、 一種激光微陣列芯片掃描儀，其特征在于包括一光學系統(tǒng)， 一掃描運 動平臺，和一數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，其中掃描運動平臺包括 一基座，包括一第一導軌； 一滑塊，可在第一導軌上滑動，其上還有正交于第一導軌的第二導軌； 一絲杠， 連接到滑塊； 一步進電機，連接到絲杠； 一載物臺，可在第二導軌上滑動； 一掃 描驅(qū)動裝置，包括一帶輪和一纏繞在帶輪上的彈性薄金屬帶，其中薄金屬帶的兩 端連接到載物臺以使帶輪的轉(zhuǎn)動能夠帶動載物臺移動； 一伺服電機，連接到該掃 描驅(qū)動裝置。
28、 如權(quán)利要求27所述的一種激光微陣列芯片掃描儀，其特征在于所述掃 描驅(qū)動裝置安裝在滑塊上。
29、 如權(quán)利要求16-28所述的一種激光微陣列芯片掃描儀，其特征在于所 述光學系統(tǒng)包括一采集系統(tǒng)。采集系統(tǒng)包括一發(fā)射光濾鏡組，位于發(fā)射光濾鏡組 之后光路上的一發(fā)射光物鏡組，位于發(fā)射光物鏡組之后光路上的一針孔，和位于 針孔之后光路上的一檢測器。其中發(fā)射光依次通過發(fā)射光濾鏡組，發(fā)射光物鏡組， 針孔后到達檢測器。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種激光微陣列芯片掃描儀，該儀器由光學系統(tǒng)，掃描運動平臺和數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)構(gòu)成。在掃描過程中，光學系統(tǒng)保持固定，而放置在掃描運動平臺上的微陣列芯片相對于光學系統(tǒng)發(fā)生運動。該微陣列芯片掃描儀具有高速掃描，高靈敏度，高分辨率和高信噪比，因此在微陣列芯片掃描中具有理想的用途。
文檔編號G01N21/64GK101203744SQ200580049795
公開日2008年6月18日 申請日期2005年6月2日 優(yōu)先權(quán)日2005年6月2日
發(fā)明者葉建新, 孫燁磊, 輝 徐, 王憲華, 京 程, 黃國亮 申請人:博奧生物有限公司;清華大學