基于共振光散射检测生物芯片的装置，包括光源驱动器、光纤、激发光源、耦合透镜组、生物芯片载物台、光电传感器、上位机、运动平台和多轴电机驱动；光源驱动器控制激发光源产生激发光，激发光经光纤输出至耦合透镜组并对其进行光束整形并入射至生物芯片载物台上，以入射角大于临界角由生物芯片侧边入射，样品受到激发光的激发后发生共振光散射，向外辐射特定波长的共振散射光，共振散射光入射至光电传感器中，上位机接收转换后的电信号并通过上位机软件对其进行采集分析，得到扫描图像，上位机软件控制多轴电机驱动运行并驱动运动平台移动，带动生物芯片载物台移动，对生物芯片的整个点样区域进行扫描。本发明专利技术背景噪声低，检测灵敏度高。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及生物芯片检测
，具体涉及一种基于共振光散射检测生物芯片的装置。
技术介绍
生物芯片(Microarray)是近几年来在生命科学领域中迅速发展起来的一项高新技术，它主要是指通过微加工技术在只有几平方厘米的固体芯片表面构建的微生物化学系统，以实现对DNA、蛋白质、细胞等生物样品的快速、准确与高通量的检测，其主要原理是采用化学或物理方法，将大量探针固化于支持物的表面，然后根据生物分子之间的亲和作用，如核酸分子的碱基配对作用、抗原抗体的结合等进行反应，再对反应信号进行检测分析，即可得到该样品的相关信息。由于该技术可以将大量的探针同时固定于支持物上，所以一次就可以对大量的生物分子进行检测分析，具有高自动化、高通量的特点，随着生物芯片技术的发展，对生物芯片检测技术也提出了更高的要求。目前，对于生物芯片的检测主要有两种方式，一种方式是通过荧光方法进行检测，这种检测方式需要荧光分子对生物芯片进行标记，由于荧光分子本身亮度有限，容易发生光淬灭和光漂白现象，对检测结果影响较大；另一种检测方式是通过生物芯片扫描仪对生物芯片进行检测，这种检测方式存在着背景噪声较高、检测灵敏度偏低的缺陷，对检测结果产生严重的影响，因此研发具有高灵敏度、高分辨率的生物芯片检测装置对于发展生物芯片技术具有重要意义。
技术实现思路
为了解决现有生物芯片扫描仪检测生物芯片存在的背景噪音过高和灵敏度偏低的问题，本专利技术提供一种基于共振光散射检测生物芯片的装置。本专利技术为解决技术问题所采用的技术方案如下:基于共振光散射检测生物芯片的装置，该装置包括光源驱动器、光纤、激发光源、耦合透镜组、生物芯片载物台、光电传感器、上位机、运动平台和多轴电机驱动；所述光源驱动器控制激发光源产生激发光，激发光通过光纤输出至耦合透镜组并对其进行光束整形，整形后的激发光入射至生物芯片载物台上，激发光以入射角大于临界角的角度由生物芯片侧边入射，生物芯片上的样品受到激发光的激发后发生共振光散射，向外辐射特定波长的共振散射光，共振散射光入射至光电传感器中，光信号转换为电信号，上位机接收转换后的电信号并通过上位机中的上位机软件对其进行采集分析，得到扫描图像，上位机软件控制多轴电机驱动运行并驱动运动平台移动，同时带动生物芯片载物台移动，对生物芯片的整个点样区域进行扫描。所述运动平台主要由三个直线位移平台组成。所述生物芯片表面放置有样品，样品受到激发光的激发后发生共振光散射，向外辐射特定波长的散射光。所述上位机软件包括:图像采集、扫描控制、相机控制、导轨控制、扫描数据分析和数据复位控制。专利技术原理:本专利技术是基于共振光散射检测原理来检测生物芯片，共振光散射(Resonance Light-Scattering, RLS)是一种具有极高灵敏度和选择性的研究方法,它利用了金属纳米粒子在白光激发光源中会产生强烈的散射光的原理，即当激发光波长落在分子的吸收带时，分子中的电子由于能级跃迁作用，向所有方向辐射出极强的散射光，这种现象被称为共振光散射。共振光散射检测是一种暗场检测方式，激发光源光线不直接进入检测器视场，检测器收集的光子仅来自于金属纳米粒子的散射光，噪声来自于检测器的暗电流噪声，因此可以有效地提高信噪比和检测的灵敏度。同时，共振光散射检测技术使用白光作为检测光源，设备简单，价格低廉，检测成本大幅下降。波导(Waveguide)是一种用于微波或可见光波传输的装置，其中使用光纤作为传输媒介的光波导(Optical/light Waveguide)被广泛应用于网络接入和数字通信当中，在不同折色率介质间，由于电磁波的全反射使光波局限在波导及其周围有限区域内传播，当光束由光密介质入射光疏介质时，当且仅当入射角大于临界角时，光信号发生全反射，利用光波导向周围有限区域辐射能量这一原理，将生物芯片作为光波导，激发光由生物芯片边缘大于临界角入射，在生物芯片上下内表面以全反射方式传播，光波导激发方式的优点是激发选择性强，即只激发位于生物芯片表面的发色团，光能量利用率高和系统背景噪声低。本专利技术的有益效果是:本专利技术利用共振光散射原理，将激发光由生物芯片边缘大于临界角入射，在生物芯片上下内表面以全反射方式传播，通过使用光波导激发、动态扫描和数据拼接，实现了对生物芯片的高效、快速、准确的检测，本专利技术检测时重现性强并具有很高的灵敏度，有效地降低背景噪声并提高了光信号利用率，同时兼具有低成本的优点。附图说明图1为本专利技术的基于共振光散射检测生物芯片的装置的结构示意图:图2为激发光转换为共振散射光的过程示意图；图3为上位机软件界面示意图；图4为利用本专利技术的基于共振光散射检测生物芯片的装置对生物芯片进行扫描得到的结果示意图；图5为利用本专利技术检测和利用现有生物芯片扫描仪检测生物芯片的结果对比示意图，图5a为使用本专利技术的装置对生物芯片进行扫描得到的图像，图5b为使用商业化扫描仪对生物芯片进行扫描得到的图像。图中:1、光源驱动器，2、激发光源，3、光纤，4、耦合透镜组，5、生物芯片载物台，6、光电传感器，7、上位机，8、运动平台，9、多轴电机驱动，10、生物芯片，11、样品，12、图像采集，13、扫描控制，14、相机控制，15、导轨控制，16、扫描数据分析，17、数据复位控制。具体实施例方式以下结合附图对本专利技术作进一步详细说明。如图1所示，本专利技术的基于共振光散射检测生物芯片的装置，主要由光源驱动器1、激发光源2、光纤3、稱合透镜组4、生物芯片载物台5、光电传感器6、上位机7、运动平台8和多轴电机驱动9组成。光源驱动器I用于控制激发光源2产生激发光，使激发光源2的功率连续可调；激发光源2用于产生激发共振光散射的激发光；激发光通过光纤3输出至耦合透镜组4，耦合透镜组4对其进行光束整形，整形后的激发光入射至生物芯片载物台5上；如图2所示，将样品11均匀分布在生物芯片10表面，然后将生物芯片10放置在生物芯片载物台5上，经过光束整形后的激发光以入射角大于临界角的角度从生物芯片10侧边入射，在生物芯片10上下表面进行多次全反射，此时，样品11受到激发光的激发后发生共振光散射，向外辐射特定波长的共振散射光，共振散射光入射至光电传感器6中；光电传感器6对共振散射光进行光电转换，将光信号转换为电信号，将此电信号输出至上位机7中；上位机7中的上位机软件对来自光电传感器6的电信号进行采集、分析并得到样品11的扫描图像。上位机7通过自身的通用接口与多轴电机驱动9相连，上位机软件控制多轴电机驱动9的运行，多轴电机驱动9与运动平台8通过线缆相连，用于控制运动平台8的移动，运动平台8用于控制生物芯片载物台5的移动，可以根据需要选择不同的运动位移平台，本实施方式中使用三个直线位移平台实现。如图3所示，为上位机软件的界面，包括:图像采集12、扫描控制13、相机控制14、导轨控制15、扫描数据分析16和数据复位控制17，上位机软件用于显示、分析和保存采集到的信息，并最终形成扫描图像。本专利技术的基于共振光散射检测生物芯片的装置的具体检测过程如下:在生物芯片10的本体基片上使用至少一个金属纳米粒子进行标记，将制备好的生物芯片10放置在生物芯片载物台5上，通过上位机软件控制多轴电机驱动9运行并驱动运动平台8移动，运动平台8移动带动生物芯片载物台5移动，对本文档来自技高网...
【技术保护点】
基于共振光散射检测生物芯片的装置，其特征在于，该装置包括光源驱动器（1）、光纤（3）、激发光源（2）、耦合透镜组（4）、生物芯片载物台（5）、光电传感器（6）、上位机（7）、运动平台（8）和多轴电机驱动（9）；所述光源驱动器（1）控制激发光源（2）产生激发光，激发光通过光纤（3）输出至耦合透镜组（4）并对其进行光束整形，整形后的激发光入射至生物芯片载物台（5）上，激发光以入射角大于临界角的角度由生物芯片（10）侧边入射，生物芯片（10）上的样品（11）受到激发光的激发后发生共振光散射，向外辐射特定波长的共振散射光，共振散射光入射至光电传感器（6）中，光信号转换为电信号，上位机（7）接收转换后的电信号并通过上位机（7）中的上位机软件对其进行采集分析，得到扫描图像，上位机软件控制多轴电机驱动（9）运行并驱动运动平台（8）移动，同时带动生物芯片载物台（5）移动，对生物芯片（10）的整个点样区域进行扫描。
【技术特征摘要】
1.基于共振光散射检测生物芯片的装置，其特征在于，该装置包括光源驱动器(I)、光纤(3)、激发光源(2)、耦合透镜组(4)、生物芯片载物台(5)、光电传感器(6)、上位机(7)、运动平台(8)和多轴电机驱动(9)； 所述光源驱动器(I)控制激发光源(2 )产生激发光，激发光通过光纤(3 )输出至耦合透镜组(4)并对其进行光束整形，整形后的激发光入射至生物芯片载物台(5)上，激发光以入射角大于临界角的角度由生物芯片(10)侧边入射，生物芯片(10)上的样品(11)受到激发光的激发后发生共振光散射，向外辐射特定波长的共振散射光，共振散射光入射至光电传感器(6)中，光信号转换为电信号，上位机(7)接收转换后的电信号并通过上位机(7)中的上位机软件对其进行采集分...
【专利技术属性】
技术研发人员：王振新，邢雪峰，刘霞，李桃，
申请(专利权)人：中国科学院长春应用化学研究所，
类型：发明
国别省市：吉林;22
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