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生物芯片扫描检测系统是生物芯片应用的必备仪器,通过生物芯片扫描仪(检测仪器)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、有效地获取芯片上的生物信息。随着目前生物芯片技术的飞速战速决发展与推广,生物芯片扫描仪将广泛地被应用到科研、医药工业、医疗、公共卫生系统等领域,来满足目前经济发展及科学研究在高通量、高效率、高准确性方面的要求,在国内外均有巨大的市场前景。
本文研制的激光共焦生物芯片扫描仪是以激光为激发光源,具有空间分辨率高、灵敏度高等特点,分辨力最高小于5um,灵敏度达到0.1 fluor/μm2其动态范围可达216,可用于扫描中高密度的生物芯片。
文章首先概述了生物芯片和生物芯片扫描仪工作原理以及目前国内外研发情况;提出了一种基于共聚焦扫描技术的新型高速生物芯片扫描仪,并且阐述了扫描原理和具体的设计方案。重点研究了具有创新特点的精密工作台运动机构和光学系统的功能实现,整机实现了对生物芯片的扫描检测、数据采集和图像重建等功能。完成了生物扫描仪样机的设计、调试和技术指标测试,实现了系统高速扫描和高灵敏度并且达到了目前市场上扫描的最高分辨率5um。
采取光学系统静止、工作台运动的方式,采用先进的微型直线电机直接驱动机构和目前唯一的生物芯片长轴大行程往复扫描方式相结合的方案,突破了光学系统静止的同类产品中速度与精度相矛盾的瓶颈,有效的提高扫描速度(比同类传统扫描速度提升近两倍);采用直线电机直接驱动的方式也减少了传统其他驱动的中间环节,再加上高精度的光栅系统构成的闭环系统,有效保证了高速响应和高精度扫描。光学系统采用单波长45度高反射滤光片有效优化光路及有效过滤杂散光,大大降低了背景噪声,提高了信噪比。
论文研究了一种基于共聚焦扫描技术的新型结构的生物芯片扫描仪,完成了扫描仪样机的设计、调试和性能测试,实现了系统的高速扫描,论文最后提出了研究中存在的问题及对研究工作的总结和展望。