[发明专利]基因芯片时间分辨荧光检测方法及检测装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种检测方法，尤其是一种基因芯片的检测方法。同时本发明还涉及实现该方法的专用检测装置，属于生物信息检测技术领域。

背景技术

人类基因组(测序)计划(Human genome project)的即将完成和后基因组计划的步入实施，使得越来越多的动植物、微生物基因组序列得以测定，基因序列数据正在以前所未有的速度迅速增长。因此，建立新型杂交测序方法对大量的遗传信息进行高效、快速的检测、分析就显得格外重要了。基因芯片作为一种高通量的检测方法得到了大力的发展。尽管基因芯片技术的前景十分光明，应当看到，其前进路途中仍然存在着许多难以解决的问题，尤其是在基因芯片的检测方面。

基因芯片检测现有的方法为：首先根据检测的要求设计探针，然后将探针采用各种方法固定在载体基片上，再将检测液与基片进行杂交反应，清洗后采用基因芯片扫描装置进行扫描，并进行数据处理得到生物学和相关的信息。现有的基因芯片扫描装置主要由基片载体平台、光学检测单元、数据采集板、控制主机等组成。光学检测单元通常包括光源、滤色片、分束镜、准直镜、光电接受器。根据运动部件的不同，可以有平台扫描和镜头扫描两种结构；而根据光电接受器选择的不同，可以有CCD检测(电荷藕荷器件)和光电倍增管检测两种方式。

由于上述现有基因芯片杂交检测方法为采用普通的荧光染料标记的靶分子与点样的芯片在杂交盒中液相杂交，然后凉干放置在检测仪的平台上进行检测或者直接在杂交盒中反应后清洗检测，因此背景噪声难以消除，使现有检测方法存在灵敏度较低、杂交效率低、分析范围较狭窄等问题，限制了生物芯片技术的推广应用和基因芯片质量的改善。现有的检测仪虽然采取了一定的消除背景噪声措施，例如采用共焦扫描的方法降低基片上的荧光杂质噪声；采用光电倍增管取代CCD提高对荧光信号的提取等，但杂质噪声依然存在，背景噪音仍然不能彻底消除。因此有必要采取新的检测思路提高芯片检测仪的灵敏度，并对检测装置进行相应的改进，以彻底解决上述问题。

发明内容

本发明的目的是针对现有杂交检测技术存在的问题，提出一种可以消除噪音干扰、灵敏度高的基因芯片时间分辨荧光检测方法，同时本发明还将给出实现该方法的专用检测装置——基因芯片时间分辨荧光检测装置，从而扫平基因芯片技术进步的检测障碍。

为了达到以上目的，本发明的基因芯片时间分辨荧光检测方法包括以下步骤：A.将DNA探针阵列固定在芯片基体上，与由稀土元素螯合物结合的染料(例如  铕、钌离子等螯合物)标记的靶分子进行杂交反应，之后清洗芯片，并将清  洗后的芯片放置在检测平台上；B.对检测光源进行调制，使入射光线通过荧光镜头照在基片上的杂交区，激发  染料发出荧光；C.让荧光和基因芯片对激发光的反射光同时经镜头进入检测光路，通过二相色  镜，使波长较短的激发反射光被反射，而波长较长的荧光透过二相色镜，再  经特定波长的滤色片过滤后进入准直光路；D.在准直光路的焦面前放置空间滤波针孔，使离焦的噪声信号去掉，而到达物  镜焦面的荧光通过针孔照射在光电接受器进行光电转换，将转换后的光电信  号送入A/D(模/数)采集板，对延迟10μs-1000μs时间后的信号进行采集，  作为有效处理数据；E.将A/D采集板接收到的有效数据输送到控制主机。

此后，由控制主机进行数字化处理，根据芯片的原始设计，确定芯片杂交结果的生物信息，并输出显示。

实现上述方法的基因芯片时间分辨荧光检测装置采用下述方案实现：该装置主要由机架(1)、支撑平台(2)、平台传动机构(3、4)、光学检测单元、光电信号处理单元组成，其中支撑平台(2)通过平台传动机构(3、4)与机架(1)衔接，光学检测单元由检测光源(7)、传光器件(9)、以及安装在检测头(10)上的准直镜(12)、荧光镜头(14)和至少一组二向色镜(13)、针孔(15)、滤色片(17)、光电接受器(16)构成，所述光电信号处理单元由模/数(A/D)采集板(19)和控制主机构成，其相互之间的连接关系或位置关系为：传光器件(9)耦合固定在机架(1)上的检测光源(7)和固定在检测头(10)一侧的准直镜(12)，荧光镜头(14)固定于检测头(10)的下端，对着支撑平台(2)，与准直镜(12)的光路成直角，二相色镜(13)位于荧光镜头(14)和与之垂直的光路交汇处，针孔(15)位于荧光镜头(14)与光电接受器(16)之间的光路上，其前面装有滤色片(17)，光电接受器(16)通过电缆(18)与模/数(A/D)采集板(19)、进而与控制主机连接。