[发明专利]一种近红外激光共聚焦生物芯片扫描仪

权利要求书

1.一种近红外激光共聚焦生物芯片扫描仪，包括用于激发生物芯片荧光的光学模块、用于放置生物芯片的机械运动扫描平台模块、电气控制模块以及将各所述模块安装为一体的安装壳体组件，其特征在于，所述光学模块包括近红外激光器和激光共聚焦检测系统；其中，

所述激光共聚焦检测系统包括准直透镜、激光滤光片、二向色镜、物镜、荧光滤光片、会聚透镜、针孔光阑和光电探测器；

所述近红外激光器发出的激光经准直透镜后形成平行光，所述平行光经过激光滤光片后再经二向色镜反射后，通过物镜可聚焦在生物芯片表面，生物芯片被激发后发出的荧光通过物镜变为平行光，所述平行光再依次经过二向色镜、荧光滤光片和会聚透镜聚焦在针孔光阑上，光电探测器紧靠针孔放置，所述光电探测器可向所述电气控制模块输入信号。

2.如权利要求1所述的近红外激光共聚焦生物芯片扫描仪，其特征在于，所述近红外激光器的工作波长范围为760-1000nm。

3.如权利要求1所述的近红外激光共聚焦生物芯片扫描仪，其特征在于，所述光学模块还包括光隔离器，所述近红外激光器发出的激光经过光隔离器后耦合到单纵模光纤中，再进入激光共聚焦检测系统。

4.如权利要求1或2或3所述的近红外激光共聚焦生物芯片扫描仪，其特征在于，所述机械运动扫描平台模块包括X轴运动扫描系统、Y轴运动扫描系统和Z轴精密位移模块；所述生物芯片固装定位在安装托盘上，所述安装托盘同时安装在X轴运动扫描系统和Y轴运动扫描系统上；所述激光共聚焦检测系统与所述Z轴精密位移模块对应安装配合；其中，

所述X轴运动扫描系统包括电机驱动同步带，用于带动所述安装托盘在X轴方向上的扫描运动；

所述Y轴运动扫描系统采用电机驱动滚珠丝杆，用于带动所述安装托盘在Y轴方向上的扫描运动；

所述Z轴精密位移模块采用电机驱动滚珠丝杆，用于调节所述激光共聚焦检测系统中的物镜到所述生物芯片表面的距离。

5.如权利要求1所述的近红外激光共聚焦生物芯片扫描仪，其特征在于，所述电气控制模块包括信号处理器、主控制器和激光器控制器；其中，

所述信号处理器将所述光电探测器的输入信号进行处理，然后将处理后的信号采用通讯方式传送给上位机；

所述主控制器用于控制所述机械运动扫描平台模块的运动；

所述激光器控制器用于控制所述近红外激光器的工作电流。

6.如权利要求5所述的近红外激光共聚焦生物芯片扫描仪，其特征在于，所述信号处理器包括电连接的放大滤波电路和AD信号转换器件，其中，

所述放大滤波电路接入所述光电探测器的输入信号；

所述AD信号转换器件设置在主控制器上且与上位机通讯连接，将所述放大滤波电路处理后的信号转化为数字或图像数据。

7.如权利要求5所述的近红外激光共聚焦生物芯片扫描仪，其特征在于，所述激光器控制器还设有激光器温度控制模块，用于对所述近红外激光器底座和/或所述光电探测器的恒温控制；所述近红外激光器底座和/或光电探测器分别设有与所述激光器温度控制模块电连接的温度控制器件；其中，近红外激光器底座的恒温范围设置在15-30℃；光电探测器的恒温范围设置在18-30℃。

8.如权利要求7所述的近红外激光共聚焦生物芯片扫描仪，其特征在于，所述温度控制器件包括温度传感器和TEC温控元件，所述TEC温控元件设有两根电源引线，TEC温控元件可以通过改变所述两根电源引线的电流方向来分别实现加热和制冷功能。

9.如权利要求1所述的近红外激光共聚焦生物芯片扫描仪，其特征在于，所述激光共聚焦检测系统的所有光学元器件的工作波长范围均为760-1000nm；所述光电探测器采用硅基质光电探测器模块。

10.如权利要求1所述的近红外激光共聚焦生物芯片扫描仪，其特征在于，基于所述生物芯片的最小扫描分辨率和生物芯片基质表面不平整度的最大值综合计算得到所述针孔光阑的大小取值。

11.如权利要求4所述的一种近红外激光共聚焦生物芯片扫描仪，其特征在于，所述X轴运动扫描系统和Y轴运动扫描系统分别安装有高精度光栅尺，分别用于所述安装托盘在X轴方向和Y轴方向上扫描运动的精确控制；所述Z轴精密位移模块可根据待检测生物芯片类型的不同，沿Z轴方向调整物镜到生物芯片表面的距离，用于确保所述生物芯片始终处于所述激光共聚焦检测系统允许的工作范围内。