1．原理

在样品靶基因扩增过程中带荧光素分子标记的单核苷酸随机掺入到其序列中，当其与芯片上固定的探针发生特异性杂交而结合在芯片的不同位点上时，荧光素分子受特定波长的激发光的照射而发射出特定波长的荧光。完全杂交则信号较强，不完全杂交则信号较弱，不杂交则无信号。通过扫描和检测，结合芯片上各点的设计和分布信息，可分析和检出样品中与靶基因相关的各种信息。在目前的技术条件下，基因芯片检测主要以定性分析或半定量分析为主，准确的定量分析，尤其是样品含量的定量分析技术尚不成熟。

2．激光共聚焦芯片扫描仪

激光以其单色性好、光强度高而区别于其他光源。以激光作激发光源，可以产生较高强度的发射荧光，具有较高的检测灵敏度；激光经聚焦后，可以产生极小和精细的光斑，扫描检测具有极高的分辨率，可满足高密度芯片扫描检测的需要。目前此类仪器多采用2种或2种以上不同波长的激光器作为激发光源，以激发不同荧光染料标记的靶分子，实现在一块芯片上对多种不同类型靶分子的检测和分析。通过荧光光密度比来减少或消除测定时某些干扰引起的实验误差，提高实验的可靠性，采用有较宽光电响应动态范围的光电倍增管作为光电耦合器件对弱光信号进行检测，对接收的荧光信号进行多级放大，极大地提高了检测灵敏度，可检测小于每平方微米1个荧光分子，能较好地满足对芯片荧光斑点检测的要求。这种检测方法灵敏度和分辨率很高，能获取高质量的图像和数据，但扫描时间较长，比较适合大规模生物芯片杂交信号的检测，可广泛应用于基因诊断、基因表达等方面研究。常用的激光器有氩离子激光器、氩氪离子激光器、氦氖激光器和固态激光器。激发光波长从488nm至近红外区。

激光共聚焦芯片扫描仪带有的数据分析软件可以对检测结果进行处理，如斑点面积、荧光强度的计算，背景测定及扣除，不同光源检测结果的比对、叠加和运算，结果的存储，并具有按照检测得到的结果上网自动搜索及分析靶基因相关信息的功能。

3．荧光显微摄像芯片扫描仪

利用荧光标记的DNA碱基在不同的波长下具有不同的吸收和发射光，在微阵列分析中，多色荧光标记可以在一个分析中同时对两个或多个生物样品进行多重分析，多重分析能大大增加基因表达和突变检测结果的准确性，排除芯片与芯片间的人为因素，再利用显微摄像技术获得所需数据。荧光显微摄像芯片扫描仪多采用氙灯或高压汞灯作激发光源，以干涉滤光片为单色器，以摄像机为信号接收和检测系统，以计算机作信号存储和处理系统，一次能读取一个激发光波长下的图像。对于多个染料标记的芯片，需通过单色器更换激发光波长，分次读取信号。

荧光显微摄像芯片扫描仪由于其分辨率较低(受光源、单色器及摄像系统的限制)，不能适应高密度芯片的检测需要，但仍可适用于中、低密度芯片的检测，且还有仪器价格较低、扫描速度较快的长处。