微點陣芯片掃描儀

　　微點陣芯片掃描儀是使用Z普遍芯片掃描儀，是用來檢測基因芯片雜交結果的裝置。典型的激光共聚焦微點陣芯片掃描儀具有熒光激發、釋放熒光采集、空間定位、釋放熒光與激發光分辨、熒光信號檢測等功能。

微點陣芯片掃描儀原理

　　微點陣芯片掃描儀被掃描的微點陣區域被看作由許多大小相等的像素組成。激光器產生激光(作為激發光)經物鏡聚焦在微點陣表面的一個像素點上，該像素中的熒光素分子吸收激光光量子，從各個方向上釋放熒光光量子，并部分被物鏡捕獲。由于玻片的反射作用，物鏡同時也捕獲了反射回來的激光，且釋放熒光的光量子要比激光的光量子少幾個數量級。

　　微點陣芯片掃描儀分辨的基本依據是釋放熒光波長一般略長于激發光波長，分辨的基本功能是Zda限度通過被激發的熒光素釋放的熒光信號，而Zda限度地消除反射激光信號和其它由玻片、試劑、透鏡、DNA、另一熒光素等發出的非靶標熒光信號。探測器的功能是將釋放熒光的光量子轉換成電流，Z常用的探測器是光電倍增管(PMT)。一個光電倍增管可將一個光量子轉換成多個電子，Z多可達100萬個。放大率可通過改變PMT的電壓供應來調節。

　　微點陣芯片掃描儀數模(A/D)轉換器將電子轉換成一系列的數字信號，數字化過程是個光量子時空平均化步驟，結果是每個像素產生一個代表其總熒光強度的數字信號。一個針孔光柵被置于PMT探測器之前，用于控制物鏡的聚焦深度，以便只有從玻片表面位置發出的熒光信號能被檢測到;即只有在玻片表面激發光聚焦點上被激發的熒光素的釋放熒光，才能由探測器透鏡組聚焦與針孔部位，恰好通過針孔。玻片表面以下或以上位置上產生的熒光信號(如由一片雜質產生)達到針孔時，其聚焦點將在前述釋放熒光聚焦點之前或之后，故而只能有極少部分的光信號能通過針孔。

　　微點陣區域上不同像素點的連續掃描動作，是通過馬達水平移動芯片裝載平臺，或通過微反光鏡移動入射激發光束，或兩者兼而有之來實現的，Z終獲得針對某色熒光標記的圖像文件。而對于不同熒光標記，則通過切換不同波長的激光來激發相應熒光素釋放熒光，同時切換選擇性通過不同波長范圍的濾光片(即選擇不同熒光掃描頻道)來檢測相應釋放熒光信號，重復掃描，分別獲得各色熒光標記的圖像文件。

微點陣芯片掃描儀測試結果影響因素

　　有許多種“噪音”在掃搖圖像中形成背景信號干擾掃描結果，通常將噪音分為兩大類：源噪音除了未被消除的反射激光和非激發熒光素的干擾信號外，還有玻片上的雜質、試劑、非特異性雜交或沉積的熒光素標記靶分子、玻片本身、甚至DNA本身產生的熒光信號。探測器噪音主要是在信號放大和數字化過程中產生。

　　可以根據需要，通過調節掃描參數設置(如掃描率、激光能量PMT電壓等)來達到Z佳掃描效果。一般情況下，激光能量越高，將會激發更多熒光光量子，產生更強的源信號，同時也導致更強的源噪音。PMT的電壓越高，信號放大率越高，將會產生更強的探測器信號，但同時也引發更強的探測器噪音。有些芯片掃描儀只有PMT電壓可調。此時，過高的PMT電壓將會導致像素“飽和”，通常PMT電壓被調節在Z亮的像素剛好低于“飽和”的水平。

微點陣芯片掃描儀的特性

　　微點陣芯片掃描儀是個復雜的檢測裝置，體現在大量的參數和規格標準上。

　　1、檢測極限

　　檢測極限是指在熒光素分子以Zda光量子強度釋放熒光時，芯片掃描儀能夠成功地從背景信號中分辨并檢測到的Zdi斑點熒光信號。從掃描裝置角度來看，其度量單位應是單位面積上熒光素分子數量，(但由于芯片制作和雜交過程的不可知性，研究者無法知道各個樣點上的熒光素分子的密度。因此，常用某個基因所能檢測到的Zdi表達水平來表示。

　　微點陣特性和芯片掃描儀特性均可能稱為檢測極限的限制性因素。如果芯片制作和雜交過程中引起熒光背景過高，則微點陣特性稱為限制因素。如果芯片掃描儀本身產生的噪音混入熒光素產生的熒光信號中無法除去，且當噪音超過前述本底，芯片掃描儀特性成為限制性因素。

　　2、靈敏度和分辨率

　　靈敏度是指芯片掃描儀將特定波長的熒光信號轉換成電信號的效率。靈敏度不依賴于微點陣芯片的熒光檢測特性。如果激發能力和探測器性能均已被調至Zda，微點陣上所能檢測的熒光信號仍然太弱，此時靈敏度對檢測極限起著限制作用。激發能力和探測器性能調至Zda的不足前文已述。芯片掃描儀的分辨率用單個像素大小來表示，通常為5、10、20啪;像素越小，分辨率越高。

　　微點陣區域是被分成多個像素單元進行逐個掃描的，一般像素以不大于微點陣中Z小斑點直徑的1/8至1/10為基準。比如，某個斑點直徑為100μm，當分辨率為10μm時，有70個像索完整地落于斑點區域內，當分辨率為5μm時，則有300個像素完整地落于斑點。完整地落于斑點區域內的像素、橫跨背景區域和斑點區域的像素、完整地落于背景區域內的像素的熒光強度依次減弱，后兩者常被當作背景信號用于校正。

　　因此，分辨率越高，越有利于在表達數據提取過程中消除斑點邊緣效應和噪音的影響。當然，單個斑點內像素的增加會使單個像素感受激發光量和釋放熒光強度減少，導致靈敏度的犧牲。

　　3、激發光波長和熒光掃描頻道

　　微點陣技術采用兩種或兩種以上熒光素標記，因此針對不同熒光素，芯片掃描儀應可切換不同波長的激光，并可通過調節濾光片組，即以不同掃描頻道選擇通過不同波段的熒光信號，達到分別對不同被激發的熒光素的熒光信號的檢測目的。單個激光器配以不同掃描頻帶會造成不同熒光素信號之間的干擾，多數情況下一個芯片掃描儀中具有多個激光器，分別產生不同波長的激光。