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芯片检测仪的原理|优势|功能

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芯片检测仪涉及生物芯片检测技术和体外临床检测技术领域,主要用于对化学发光和其他自发光形式的生物芯片反应结果进行检测和分析。芯片检测仪包括蛋白芯片技术、基因芯片技术在内的生物芯片技术在科研、医药卫生、法医鉴定、环境监测等领域得到越来越广泛的应用。目前芯片检测仪大多采用荧光信号,由于荧光需要激发光,杂散光的存在限制了荧光法的灵敏度。时间分辨荧光法虽然克服了杂散光对灵敏度的影响,但是在固相生物芯片上实现起来相当困难。

芯片检测仪
微流控芯片检测仪
微流控芯片检测仪

  微流控芯片检测仪用于获取待测样品有关组份的组成及其含量等信息,是分析装置中必不可少的部份。微流控芯片检测仪的微型化始终是微流控研究领域中的ZD和热点。微流控...[查看全部]

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芯片检测仪的功能
芯片检测仪的功能

  芯片检测仪涉及生物芯片检测技术和体外临床检测技术领域,主要用于对化学发光和其他自发光形式的生物芯片反应结果进行检测和分析。芯片检测仪有多种设计类型,但任何类型都有共聚焦激光扫描探测系统及以下基本功能。

  激发光:

  芯片检测仪激发光应直接射向微阵列上的待测样品,通过大量一次照明的方式,待测样品的大部分区域同时受到激发,这种方式在CCD数码相机中较常见,该方式的缺陷是待测样品受到的激发光不够均匀一致。这点是芯片检测仪设计者须考虑到的重要因素之一。

  激发光聚焦于样品的很小部分,采用特定的光线采集和定位,聚焦点上的激发光光线密度较高,大约为10000watt/cm2。芯片检测仪激发光波长的选择是依据染料的激发曲线和释放曲线的峰值来确定的,在染料激发峰值的左边且激发效率较高的范围内,在某种染料水平下,激发效率越低,要达到某种光强,则需要向样品上发射的光越多。过多的发射光将通过光漂白作用破坏样品和污染干扰释放光的信号。

  释放光采集:

  荧光由目镜的镜头来采集,该镜头聚焦于样品上并将一定区域内的光线收集到装置。收集的角度区域的大小非常关键,荧光释放是球形的,目镜对荧光的采集范围是决定芯片检测仪的采集效率关键指标之一。目镜采集光的角度由数值孔径来表示,数值孔径与光采集效率之间具有一定的变化关系。

  当数值孔径为1.0时,目镜将收集到整个半球的光,相应的光采集效率为50%。许多激光共聚焦微阵列芯片检测仪的数值孔径在0.5~0.9,而CCD芯片检测仪的数值孔径为0.2~0.5。

  有其他类型的芯片检测仪不用目镜而是使用积分球面镜来采集释放的部分光源,但是部分光线经过多次球面反射而衰减。还有一些无散光收集装置,仅仅是将探测器放在样品的某一区域的上方,光线采集的效率受限于样品被照明处的范围及探测器的视角。

  空间定位:

  空间定位可通过多元素探测器,如CCD或机械芯片检测仪。许多相机设置

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微流控芯片检测仪
微流控芯片检测仪

  微流控芯片检测仪用于获取待测样品有关组份的组成及其含量等信息,是分析装置中必不可少的部份。微流控芯片检测仪的微型化始终是微流控研究领域中的ZD和热点。

微流控芯片

  微流控芯片是在一块几平方厘米的芯片上构建的一个生化实验室,它以微机电加工技术(MEMS)为基础,在硅片、玻璃或聚二甲基硅氧烷(PDMS)等材料上制造微管道,并由微通道形成网络,以可控流体贯穿整个系统,实现生物和化学领域中所涉及的反应、分离、检验、细胞培养等基本操作,用以取代常规生物或化学实验室的各种功能,因此也被称为“芯片上的实验室(Lab-on-a-chip)”。

  由于微流控芯片采取微通道结构,要求对极低浓度试剂进行检测,并逐步提出对单个分子进行检测,要求微流控芯片检测仪具有很高的灵敏度、信噪比、反应速度。因此为了提高信噪比,在光路设计优化之外,设定特定波长的滤光片、选择适当大小直径的针孔、对所有部件特殊处理等对检测中可能发生的杂散光也进行了相应处理;此外微流控芯片检测仪还具有信号放大电路、软件滤波处理等。

微流控芯片检测仪的原理

  按其检测原理进行分类,微流控芯片系统中的检测器大致可以分为光学检测、电化学检测、质谱检测等。光学检测又可根据检测的光信号来源分成检测吸收光的吸收光谱检测,检测受激后发射光的荧光检测,检测体系自身反应发光的化学发光检测等几类。

  微流控芯片检测仪的发展初期是以光学检测中的荧光检测为主;它适合于极小体积内试样的高灵敏度检测,因此当前荧光检测方法仍然是微流控芯片系统中的一种重要的检测技术。一体化电化学检测近年来逐渐受到重视,因其尺寸更利于微型化,其输出信号大小和电极表面积相关,而和样品体积无关,故浓度检出限不会象光学检测技术一样随检测体积的减小显著下降。

  微流控芯片检测仪的优点在于容易直接加工电极在通道上,不需要大量的外部设备用于检测信号,故电化学检测的微流控装置发展较快。质谱检测

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