芯片扫描仪的原理|分类|选购

　　芯片扫描仪也叫生物芯片扫描仪，芯片扫描仪是生物芯片能否得到广泛应用的关键器件，它是利用强光照明生物芯片激发荧光，并用探测器探测荧光强度，以获取生物芯片信息。

　　芯片扫描仪主要有激光芯片扫描仪和CCD芯片扫描仪两种工作方式。灵敏度和分辨率是芯片扫描仪Z主要的两项技术指标。灵敏度决定了芯片扫描仪能够探测的生物芯片上Z小荧光分子浓度，它与荧光激发、荧光收集、荧光探测等各个环节均有关系;分辨率决定了芯片扫描仪能够分辨的生物芯片上Z小细节，它主要与扫描方式有关。

　　1、激光芯片扫描仪

　　激光芯片扫描仪多采用共聚焦光路，其设计原理如下图所示。激光器输出的激光光束扩束为平行光束后，首先通过窄带滤光片1;平行激光光束经过二向色镜反射后，由物镜1聚焦到生物芯片上;标记有荧光染料的生物芯片在激光照明下产生的荧光由物镜1捕获后变成平行光，经二向色镜透射后由反光镜反射至窄带滤光片2，以滤除发射荧光以外的杂散光;荧光通过物镜2聚焦在光栏上，光栏的作用在于阻挡生物芯片片基和吸附其上的灰尘产生的荧光和杂散光通过，而仅让信号荧光通过;信号荧光被光电倍增管PMT检测，并经放大器AMP放大，转换器A/D将模拟信号转换为数字信号，Z后由计算机PC采集存贮。

　　激光芯片扫描仪采用激光作激发光源，可以产生较高强度的发射荧光，并采用PMT检测荧光信号，因而具有较高的灵敏度。此外，激光芯片扫描仪的扫描工作方式，使它可以一次性完成较大面积的扫描，并且具有很高的分辨率。

　　2、CCD芯片扫描仪

　　CCD芯片扫描仪结构比较简单，其工作原理如下图所示。生物芯片在经过窄带滤光片1滤光后的单色光照明下产生的荧光，经窄带滤光片2后由物镜捕获成象在CCD靶面上，并由图象采集卡采集存储在计算机中。

　　CCD芯片扫描仪采用氙灯或高压汞灯作激发光源，产生的发射荧光强度较弱，并采用CCD检测荧光信号，因而其灵敏度较激光芯片

　　芯片扫描仪是实验结果的检测装置，其主要功能是采集芯片上的探针样点与样品杂交后的反应结果，并转换为属于不同通道的数字图像，Z后合成荧光比值图像或伪彩色图像，即基因表达谱图像，从而为相关分析提供原始数据。

　　假如你问一个研究人员选择芯片扫描仪的时候，主要考虑什么性能?他们很可能回答说：“速度和分辨率”，因此不用感到奇怪生产厂商会在这些关键性能上下大功夫。从以下列出来的芯片扫描仪产品就可以看出，在扫描芯片的速度和分辨率性能方面总是会出现一山还比一山高的情况。

　　然而对于许多研究人员来说，处理能力和易操作性渐渐也成为了挑选芯片扫描仪时的选择条件了，常见的的芯片扫描仪系统中，就可以看到带有small footprint单芯片处理的扫描仪，这对于哪些需要调整单芯片或者双芯片的研究人员来说非常方便，与此相反的另一个方面就是可以同时处理48芯片的扫描仪。

　　芯片扫描仪的易操作性很大程度上是通过软件实现的，尤其是需要检查网格性能的时候，没有什么比手动检查组成微阵列芯片中成千上万的spots是否处于网格的正确位置更让人感到挫败感和耗时的事情了。

　　1、安捷伦基因芯片-微阵列扫描仪

　　安捷伦DNA微阵列芯片扫描仪是一个具有48片装片器的扫描系统，它能够读取任何1" x 3"规格玻片微阵列(安捷伦与非安捷伦产品均可)，并且可以利用安捷伦图像分析采集软件无缝连接进行图象分析。

　　扫描过程利用安捷伦SureScan High Resolution技术，动态自动聚焦功能会不断进行调整，以保持样点的聚焦;超低限检测、Z佳的精确光学系统、宽动态范围以及Zdi的光谱干扰使用户能够检测微弱的信号，并且获得快速、准确和可靠的结果。快速扫描可在2，3，5，10微米分辨率下同时进行双色扫描，迅速得出结果。具有开放式扫描功能，可自由地使用安捷伦芯片扫描仪扫描和图象解析安捷伦或非安

　　微点阵芯片扫描仪是使用Z普遍芯片扫描仪，是用来检测基因芯片杂交结果的装置。典型的激光共聚焦微点阵芯片扫描仪具有荧光激发、释放荧光采集、空间定位、释放荧光与激发光分辨、荧光信号检测等功能。

　　微点阵芯片扫描仪被扫描的微点阵区域被看作由许多大小相等的像素组成。激光器产生激光(作为激发光)经物镜聚焦在微点阵表面的一个像素点上，该像素中的荧光素分子吸收激光光量子，从各个方向上释放荧光光量子，并部分被物镜捕获。由于玻片的反射作用，物镜同时也捕获了反射回来的激光，且释放荧光的光量子要比激光的光量子少几个数量级。

　　微点阵芯片扫描仪分辨的基本依据是释放荧光波长一般略长于激发光波长，分辨的基本功能是Zda限度通过被激发的荧光素释放的荧光信号，而Zda限度地消除反射激光信号和其它由玻片、试剂、透镜、DNA、另一荧光素等发出的非靶标荧光信号。探测器的功能是将释放荧光的光量子转换成电流，Z常用的探测器是光电倍增管(PMT)。一个光电倍增管可将一个光量子转换成多个电子，Z多可达100万个。放大率可通过改变PMT的电压供应来调节。

　　微点阵芯片扫描仪数模(A/D)转换器将电子转换成一系列的数字信号，数字化过程是个光量子时空平均化步骤，结果是每个像素产生一个代表其总荧光强度的数字信号。一个针孔光栅被置于PMT探测器之前，用于控制物镜的聚焦深度，以便只有从玻片表面位置发出的荧光信号能被检测到;即只有在玻片表面激发光聚焦点上被激发的荧光素的释放荧光，才能由探测器透镜组聚焦与针孔部位，恰好通过针孔。玻片表面以下或以上位置上产生的荧光信号(如由一片杂质产生)达到针孔时，其聚焦点将在前述释放荧光聚焦点之前或之后，故而只能有极少部分的光信号能通过针孔。

　　微点阵区域上不同像素点的连续扫描动作，是通过马达水平移动芯片装载平台，或通过微反光镜移动入射激发光束，或两者兼而有之来实现的，Z终获得针