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线扫描型共聚焦生物芯片荧光检测关键技术研究

米雪  
【摘要】:生物芯片是近年来生命科学领域发展迅猛的一项高新技术,它具有高效、便捷、微量检测的特点,广泛应用于生命科学、医药研究、环境监测、生化试剂检验等多个领域。传统的荧光检测系统采用光电倍增管作为探测器,以单点成像方式进行图像二维扫描分析,但其扫描时间较长且探测器成本较高。基于制冷型面探测器的成像系统无需扫描装置,具有较高的成像速度和稳定的检测灵敏度,但其探测器本身非常昂贵。基于线列扫描的共聚焦荧光检测系统采用一维扫描方式缩短了成像时间,同时探测器内置的半导体制冷器和可积分特性为研制低成本、高性能的荧光检测系统提供了一种可行的解决方案。在此基础上,本文利用发光二级管(LED)代替常规的激光器作为系统光源,进一步缩小了系统体积且大幅降低了功耗。本文对成像系统涉及的光学系统、光源器件、光学探测器、探测器读出电路等进行了研究,讨论了各组件的设计特点与设计要求,完成了共聚焦光学结构、机械结构和电路系统的设计,搭建了一个能应用于生物芯片检测的共聚焦荧光检测系统原理样机。此外,本文针对搭建的共聚焦成像系统进行了电路噪声、荧光信噪比、系统检测限、系统线性度、系统分辨率等方面实验。经实验验证,系统对荧光素钠标准溶液实现了0.01μmol/L的最低检测限,并在0.1μmol/L~10μmol/L具有良好的线性度。利用分辨率板的反射光对系统的分辨率进行测试,结果表明系统成像分辨率达到8.77μm。系统具有良好的成像质量、可重复性和工作稳定性,满足荧光成像的实际需求,具有广泛的应用前景。


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