微点阵芯片扫描仪

　　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。

微点阵芯片扫描仪原理

　　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终获得针对某色荧光标记的图像文件。而对于不同荧光标记，则通过切换不同波长的激光来激发相应荧光素释放荧光，同时切换选择性通过不同波长范围的滤光片(即选择不同荧光扫描频道)来检测相应释放荧光信号，重复扫描，分别获得各色荧光标记的图像文件。

微点阵芯片扫描仪测试结果影响因素

　　有许多种“噪音”在扫摇图像中形成背景信号干扰扫描结果，通常将噪音分为两大类：源噪音除了未被消除的反射激光和非激发荧光素的干扰信号外，还有玻片上的杂质、试剂、非特异性杂交或沉积的荧光素标记靶分子、玻片本身、甚至DNA本身产生的荧光信号。探测器噪音主要是在信号放大和数字化过程中产生。

　　可以根据需要，通过调节扫描参数设置(如扫描率、激光能量PMT电压等)来达到Z佳扫描效果。一般情况下，激光能量越高，将会激发更多荧光光量子，产生更强的源信号，同时也导致更强的源噪音。PMT的电压越高，信号放大率越高，将会产生更强的探测器信号，但同时也引发更强的探测器噪音。有些芯片扫描仪只有PMT电压可调。此时，过高的PMT电压将会导致像素“饱和”，通常PMT电压被调节在Z亮的像素刚好低于“饱和”的水平。

微点阵芯片扫描仪的特性

　　微点阵芯片扫描仪是个复杂的检测装置，体现在大量的参数和规格标准上。

　　1、检测极限

　　检测极限是指在荧光素分子以Zda光量子强度释放荧光时，芯片扫描仪能够成功地从背景信号中分辨并检测到的Zdi斑点荧光信号。从扫描装置角度来看，其度量单位应是单位面积上荧光素分子数量，(但由于芯片制作和杂交过程的不可知性，研究者无法知道各个样点上的荧光素分子的密度。因此，常用某个基因所能检测到的Zdi表达水平来表示。

　　微点阵特性和芯片扫描仪特性均可能称为检测极限的限制性因素。如果芯片制作和杂交过程中引起荧光背景过高，则微点阵特性称为限制因素。如果芯片扫描仪本身产生的噪音混入荧光素产生的荧光信号中无法除去，且当噪音超过前述本底，芯片扫描仪特性成为限制性因素。

　　2、灵敏度和分辨率

　　灵敏度是指芯片扫描仪将特定波长的荧光信号转换成电信号的效率。灵敏度不依赖于微点阵芯片的荧光检测特性。如果激发能力和探测器性能均已被调至Zda，微点阵上所能检测的荧光信号仍然太弱，此时灵敏度对检测极限起着限制作用。激发能力和探测器性能调至Zda的不足前文已述。芯片扫描仪的分辨率用单个像素大小来表示，通常为5、10、20啪;像素越小，分辨率越高。

　　微点阵区域是被分成多个像素单元进行逐个扫描的，一般像素以不大于微点阵中Z小斑点直径的1/8至1/10为基准。比如，某个斑点直径为100μm，当分辨率为10μm时，有70个像索完整地落于斑点区域内，当分辨率为5μm时，则有300个像素完整地落于斑点。完整地落于斑点区域内的像素、横跨背景区域和斑点区域的像素、完整地落于背景区域内的像素的荧光强度依次减弱，后两者常被当作背景信号用于校正。

　　因此，分辨率越高，越有利于在表达数据提取过程中消除斑点边缘效应和噪音的影响。当然，单个斑点内像素的增加会使单个像素感受激发光量和释放荧光强度减少，导致灵敏度的牺牲。

　　3、激发光波长和荧光扫描频道

　　微点阵技术采用两种或两种以上荧光素标记，因此针对不同荧光素，芯片扫描仪应可切换不同波长的激光，并可通过调节滤光片组，即以不同扫描频道选择通过不同波段的荧光信号，达到分别对不同被激发的荧光素的荧光信号的检测目的。单个激光器配以不同扫描频带会造成不同荧光素信号之间的干扰，多数情况下一个芯片扫描仪中具有多个激光器，分别产生不同波长的激光。