專利名稱：一種生物芯片掃描儀的制作方法
技術領域：
本實用新型屬于生物芯片檢測領域，特別是涉及一種生物芯片掃描儀。
背景技術：
以納米標記為基礎的可視化生物芯片具有成本低、信號強、靈敏度高的特點，是具有良好市場前景的新型生物芯片。實驗室研究采用的國外大型商品化多功能掃描儀價格昂貴，體積龐大、安裝復雜，很難推廣應用。從現(xiàn)場快速檢測技術層面上看，對結構簡單、價格適度和便于個人攜帶的檢測設備需求十分迫切。目前市場上還沒有與可視化生物芯片配套使用的具有專用光學結構的掃描儀。

實用新型內容本實用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術的不足，提供一種結構簡單、檢測效率高、掃描速度快的生物芯片掃描儀。為了實現(xiàn)上述目的，采用的技術方案如下。一種生物芯片掃描儀，由芯片承載平臺、機械傳動系統(tǒng)、圖像掃描系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、 軟件分析系統(tǒng)構成，所述芯片承載平臺上設有生物芯片容置空間，所述機械傳動系統(tǒng)包括步進電機、傳動裝置及掃描頭固定裝置，掃描頭固定裝置安裝掃描頭，步進電機通過傳動裝置驅動掃描頭運動，所述圖像掃描系統(tǒng)包括掃描頭、光電轉換電路、A/D轉換電路和數(shù)據傳輸線路，掃描頭采集生物芯片的圖像數(shù)據，由光電轉換電路轉換后通過數(shù)據傳輸線路輸出信號，所述控制系統(tǒng)由運動控制模塊及接口數(shù)據傳輸模塊組成，其控制其它部件運作的協(xié)調一致，所述軟件分析系統(tǒng)由上位機系統(tǒng)和下位機系統(tǒng)組成，下位機系統(tǒng)采用有線或無線方式連接上位機系統(tǒng)，下位機系統(tǒng)獲取生物芯片的圖像數(shù)據并將該圖像數(shù)據傳輸給上位機系統(tǒng)進行處理。上述技術方案中，所述芯片承載平臺、機械傳動系統(tǒng)、圖像掃描系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、下位機系統(tǒng)設置在密閉的殼體內部。進一步地，所述圖像掃描系統(tǒng)的掃描頭配置有高均勻散射光譜平面光源。所述機械傳動系統(tǒng)還設置有確定運動位置的位移傳感器。所述殼體包括上蓋板、中間承載板和底板，所述上蓋板和中間承載板上表面構成芯片承載平臺，中間承載板的下表面和底板構成機械傳動系統(tǒng)和圖像掃描系統(tǒng)的設置空間。所述芯片承載平臺在上蓋板和中間承載板上表面均勻粘貼有光學板，且上蓋板所粘貼的光學板底面設有發(fā)光單元和光譜濾光膜，構成與掃描頭配置的平面光源。所述圖像掃描系統(tǒng)的光電轉換電路、A/D轉換電路集成在一塊電路板上，并密封在機殼內。本實用新型除具有儀器結構簡單外，還具有測試線性范圍寬、開放性的優(yōu)勢。
圖1為本實用新型的結構示意圖。圖2為本實用新型的C-C剖視圖。圖3為本實用新型的A-A剖視圖。圖4為本實用新型的B-B剖視圖。
具體實施方式
以下結合附圖對本實用新型做進一步的說明。本實用新型包括芯片承載平臺、機械傳動系統(tǒng)、圖像掃描系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、軟件分析系統(tǒng)五部分。芯片承載平臺上部用于生物芯片定位放置，下部用于固定位移傳感器；機械傳動系統(tǒng)主要由步進電機、同步傳動帶、單向直線導軌、掃描頭固定裝置組成；圖像掃描系統(tǒng)由一個專用平面光源掃描頭、光電轉換電路、數(shù)據傳輸部分組成；軟件分析系統(tǒng)由上位機程序和下位機程序組成，通過USB接口下位機輸出圖像數(shù)據，上位機處理來自下位機的圖像數(shù)據。本實用新型的結構如附圖1-4所示，芯片承載平臺8的上蓋板1、下臺面3均粘貼有特殊加工的具有密閉的光學板，其中，上蓋板1光學板形材料的底面粘有光譜濾光膜2， 先將芯片承載平臺8上蓋板1打開，將待測生物芯片放入下臺面3卡槽內，然后蓋上上蓋板 1，確保密閉，以保證獲得可視化生物芯片檢測掃描圖像。上蓋板光學板形材料的底面帶有6 個半導體發(fā)光材料制作的發(fā)光單元，并與帶有光譜濾光膜和毛化處理面的光學基片復合粘貼，構成用于可視化生物芯片檢測掃描使用的專用平面光源，即高均勻散射光譜平面光源。 高均勻散射光譜平面光源具有中央工作區(qū)光亮度較均勻，發(fā)射滿足可視化生物芯片檢測掃描光譜技術要求的短通帶光譜的平面光。該種短通帶光譜的平面光是針對探測器光譜響應特性和納米探針生物芯片光譜檢測特點，以提高掃描分辨率為目標而具體設計的。機械傳動系統(tǒng)由步進電機4、同步帶5和單向直線導軌6精確傳動，確保掃描頭7 精密移動，運動位置由位移傳感器確定。圖像掃描系統(tǒng)由一個具有高均勻散射光譜平面光源的掃描頭7、光電轉換電路 10、A/D轉換電路11、數(shù)據傳輸線組成。通過掃描頭7采集圖像，通過相應轉換電路輸出信號，其光電轉換電路10、A/D轉換電路11等集成在一塊電路板上，并密封在密閉機殼9內。 掃描頭7上的高均勻散射光譜平面光源具有中央工作區(qū)光亮度較均勻，發(fā)射滿足可視化生物芯片檢測掃描光譜技術要求的短通帶光譜的平面光。經過控制系統(tǒng)轉換信號后，通過USB 接口將測試數(shù)據傳輸給PC機處理以便讓用戶了解結果。所述的生物芯片定位放置方向與掃描頭沿滑軌往復運行方向平行。所述的控制系統(tǒng)由運動控制模塊及接口數(shù)據傳輸部分組成。其作用是控制各部件協(xié)調一致地動作，將讀取的圖像數(shù)據以任意的解析度進行處理或變換所需的解析度。通過微處理芯片控制集成電路板供電穩(wěn)定可靠。所述軟件系統(tǒng)由上位機程序和下位機程序組成，通過USB接口下位機輸出圖像數(shù)據，上位機處理來自下位機的數(shù)據。本實用新型的工作過程是將檢測芯片放入下臺面3卡槽后，高均勻散射光譜平面光源，在頂部透射檢測生物芯片，通過控制系統(tǒng)的信號驅動掃描頭7在單向直線導軌6上與被檢測的納米探針可視化生物芯片平行運動，形成掃描面，獲得可視化生物芯片檢測掃描圖像。高均勻散射光譜平面光源根據不同的可視化生物芯片檢測需要，其光強對比度需進行調試。經過圖像掃描系統(tǒng)進行圖像攝取后，直接將數(shù)據送入上位機的軟件分析系統(tǒng)進行相關數(shù)據處理。 生物芯片定位放置方向與掃描頭7沿單向直線導軌6運行方向平行，掃描裝置經同步傳動帶的拖動，通過在單向直線導軌6上的滑動實現(xiàn)線性掃描的過程。
權利要求1.一種生物芯片掃描儀，其特征在于由芯片承載平臺、機械傳動系統(tǒng)、圖像掃描系統(tǒng)、 控制系統(tǒng)、軟件分析系統(tǒng)構成，所述芯片承載平臺上設有生物芯片容置空間，所述機械傳動系統(tǒng)包括步進電機、傳動裝置及掃描頭固定裝置，掃描頭固定裝置安裝掃描頭，步進電機通過傳動裝置驅動掃描頭運動，所述圖像掃描系統(tǒng)包括掃描頭、光電轉換電路、A/D轉換電路和數(shù)據傳輸線路，掃描頭采集生物芯片的圖像數(shù)據，由光電轉換電路轉換后通過數(shù)據傳輸線路輸出信號，所述控制系統(tǒng)由運動控制模塊及接口數(shù)據傳輸模塊組成，其控制其它部件運作的協(xié)調一致，所述軟件分析系統(tǒng)由上位機系統(tǒng)和下位機系統(tǒng)組成，下位機系統(tǒng)采用有線或無線方式連接上位機系統(tǒng)，下位機系統(tǒng)獲取生物芯片的圖像數(shù)據并將該圖像數(shù)據傳輸給上位機系統(tǒng)進行處理。
2.根據權利要求1所述的生物芯片掃描儀，其特征在于所述芯片承載平臺、機械傳動系統(tǒng)、圖像掃描系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、下位機系統(tǒng)設置在密閉的殼體內部。
3.根據權利要求1或2所述的生物芯片掃描儀，其特征在于所述圖像掃描系統(tǒng)的掃描頭配置有高均勻散射光譜平面光源。
4.根據權利要求1或2所述的生物芯片掃描儀，其特征在于所述機械傳動系統(tǒng)還設置有確定運動位置的位移傳感器。
5.根據權利要求2所述的生物芯片掃描儀，其特征在于所述殼體包括上蓋板、中間承載板和底板，所述上蓋板和中間承載板上表面構成芯片承載平臺，中間承載板的下表面和底板構成機械傳動系統(tǒng)和圖像掃描系統(tǒng)的設置空間。
6.根據權利要求5所述的生物芯片掃描儀，其特征在于所述芯片承載平臺在上蓋板和中間承載板上表面均勻粘貼有光學板，且上蓋板所粘貼的光學板底面設有發(fā)光單元和光譜濾光膜，構成與掃描頭配置的平面光源。
7.根據權利要求6所述的生物芯片掃描儀，其特征在于所述圖像掃描系統(tǒng)的光電轉換電路、A/D轉換電路集成在一塊電路板上，并密封在機殼內。
8.根據權利要求5所述的生物芯片掃描儀，其特征在于所述中間承載板上表面設有四個凹槽，作為放置4塊生物芯片的容置空間。
專利摘要本實用新型提供了一種生物芯片掃描儀由芯片承載平臺、機械傳動系統(tǒng)、圖像掃描系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、軟件分析系統(tǒng)構成，所述芯片承載平臺上設有生物芯片容置空間，所述機械傳動系統(tǒng)包括步進電機、傳動裝置及掃描頭固定裝置，掃描頭固定裝置安裝掃描頭，步進電機通過傳動裝置驅動掃描頭運動，所述圖像掃描系統(tǒng)包括掃描頭、光電轉換電路、A/D轉換電路和數(shù)據傳輸線路，掃描頭采集生物芯片的圖像數(shù)據，由光電轉換電路轉換后通過數(shù)據傳輸線路輸出信號，所述控制系統(tǒng)由運動控制模塊及接口數(shù)據傳輸模塊組成，其控制其它部件運作的協(xié)調一致，所述軟件分析系統(tǒng)由上位機系統(tǒng)和下位機系統(tǒng)組成，下位機系統(tǒng)采用有線或無線方式連接上位機系統(tǒng)，下位機系統(tǒng)獲取生物芯片的圖像數(shù)據并將該圖像數(shù)據傳輸給上位機系統(tǒng)進行處理。
文檔編號H04N1/00GK202135203SQ20112025727
公開日2012年2月1日 申請日期2011年7月20日 優(yōu)先權日2011年7月20日
發(fā)明者伯曉晨, 朱坤, 王升啟, 肖瑞 申請人:中國人民解放軍軍事醫(yī)學科學院放射與輻射醫(yī)學研究所, 深圳市普瑞康生物技術有限公司