CN103091233B - 生物芯片 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种生物芯片，包括一芯片本体、一第一电极以及一第二电极。芯片本体具有一第一容置槽、一第二容置槽与一微流道。微流道连通第一容置槽与第二容置槽。第一电极与第二电极配置于芯片本体。第一电极具有一第一端与一第二端，第一端用以接触一检测装置的一第一探针，第二端位于第一容置槽。第二电极具有一第三端与一第四端，第三端用以接触检测装置的一第二探针，第四端位于第二容置槽。

Description

生物芯片
技术领域
本发明涉及一种芯片，且特别涉及一种生物芯片。
背景技术
目前，生物芯片检测装置种类众多，流式细胞仪(f1ow cytometer)即是其中一种。流式细胞仪可对悬浮于流体中的细胞进行分类，并且可检测细胞的物化性质。
当使用流式细胞仪来分类细胞时，将细胞选择性地加上某种电荷，并在通过电磁场后偏转，从不同出口流出。这样就可以从一个混合物中高速准确地将细胞分类。
当使用流式细胞仪来检测细胞的物化性质时，由于流式细胞仪具有多个光源与光侦测器，每个悬浮于流体中的细胞通过光束时，光会被散射，且细胞可能被激发而发射出频率低于激发光的荧光。
图1所示为现有的一种生物芯片的示意图。请参考图1，将含有待测细胞的流体置入生物芯片10后，使用者会把作为电极的探针30直接接触于生物芯片10上的流体，以施加偏压来驱动含有待测细胞的流体在微流道12中流动。流式细胞仪(未图示)会发出检测光束，使每个悬浮于流体中的细胞通过检测光束以产生荧光反应。接着，光侦测器20记录散射光与荧光反应的变化。根据光侦测器20的侦测结果就能推算出细胞的物理和化学性质。然而，在进行下次检测前，直接接触了含有待测细胞的流体的探针30必须确实进行清洁，否则容易造成后续接触的含有待测细胞的流体的污染。
发明内容
本发明提供一种生物芯片，可解决含有待测细胞的流体受到探针直接接触所造成的污染。
本发明提出一种生物芯片，包括一芯片本体、一第一电极以及一第二电极。芯片本体具有一第一容置槽、一第二容置槽与一微流道。微流道连通第一容置槽与第二容置槽。第一电极与第二电极配置于芯片本体。第一电极具有一第一端与一第二端，第一端用以接触一检测装置的一第一探针，第二端位于第一容置槽。第二电极具有一第三端与一第四端，第三端用以接触检测装置的一第二探针，第四端位于第二容置槽。
在本发明的一实施例中，上述的芯片本体包括一第一基板与第二基板。第一电极与第二电极配置于第一基板上。第二基板具有一第一贯孔、一第二贯孔与微流道。第二基板配置于第一基板上而未覆盖第一端与第三端。第一贯孔与第二贯孔分别暴露第二端与第四端。第一贯孔构成第一容置槽，第二贯孔构成第二容置槽。
在本发明的一实施例中，上述的芯片本体包括一第一基板与一第二基板。第一基板具有一第一贯孔与一第二贯孔。第一电极与第二电极配置于第一基板上。第二端环绕第一贯孔，第四端环绕第二贯孔。第二基板具有一第一凹槽、一第二凹槽与微流道。第二基板配置于第一基板上而未覆盖第一端与第三端。第二端与第四端分别暴露于第一凹槽与第二凹槽。第一贯孔与第一凹槽构成第一容置槽，第二贯孔与第二凹槽构成第二容置槽。
在本发明的一实施例中，上述的芯片本体包括一第一基板、一第二基板以及一第三基板。第一基板具有一第一凹槽、一第二凹槽与微流道。第二基板具有一第一贯孔与一第二贯孔。第二基板配置于第一基板上。第一电极与第二电极配置于第二基板上。第二端环绕第一贯孔，第四端环绕第二贯孔。第三基板具有一第三贯孔与一第四贯孔。第三基板配置于第二基板上而未覆盖第一端与第三端。第三贯孔与第四贯孔分别暴露第二端与第四端。第一凹槽、第一贯孔与第三贯孔构成第一容置槽，第二凹槽、第二贯孔与第四贯孔构成第二容置槽。
在本发明的一实施例中，生物芯片还包括一遮蔽层。遮蔽层配置于芯片本体且具有一光学窗。光学窗的位置对应微流道的一段。
在本发明的一实施例中，上述的第一电极、第二电极与遮蔽层属于同一层图案化金属层。
在本发明的一实施例中，生物芯片还包括一第三电极。第三电极配置于芯片本体且具有一第五端与一第六端。芯片本体还具有连通微流道的一第三容置槽。第五端用以接触检测装置的一第三探针，第六端位于第三容置槽。
在本发明的一实施例中，上述的芯片本体的材质为高分子材料。
基于上述，在本发明的生物芯片中，检测装置的探针不会直接伸入到生物芯片中的第一容置槽与第二容置槽。因此，含有待测细胞的流体可避免被探针接触而受污染。
为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合所附图式作详细说明如下。
附图说明
图1是现有的一种生物芯片的示意图。
图2为本发明的第一实施例的生物芯片的剖面示意图。
图3为图2的第二基板的示意图。
图4为本发明的第二实施例的生物芯片的剖面示意图。
图5为图4的第一基板的示意图。
图6为本发明的第三实施例的生物芯片的剖面示意图。
图7为图2的生物芯片的示意图。
其中，附图标记说明如下：
10：生物芯片
12：微流道
20：光侦测器
30：探针
50：检测装置
52：第一探针
54：第二探针
56：第三探针
100、102：生物芯片
110、210、310：芯片本体
112、212、312：第一基板
114、214、314：第二基板
114a、212a、314a：第一贯孔
114b、212b、314b：第二贯孔
114c、214c、312c：微流道
120、220、320：第一电极
122、222、322：第一端
124、224、324：第二端
130、230、330：第二电极：
132、232、332：第三端
134、234、334：第四端
140a、240a、340a：第一容置槽
140b、240b、340b：第二容置槽
140c：第三容置槽
150：遮蔽层
152：光学窗
160：第三电极
162：第五端
164：第六端
170：第四电极
214a、312a：第一凹槽
214b、314b：第二凹槽
316：第三基板
316a：第三贯孔
316b：第四贯孔
具体实施方式
图2为本发明的第一实施例的生物芯片的剖面示意图。图3为图2的第二基板的示意图。图2与图3中的第二基板是上下颠倒的。在此为了便于说明的关系，故图2未绘示完整的生物芯片。请参阅图2与图3，本实施例的生物芯片100包括一芯片本体110、一第一电极120以及一第二电极130。芯片本体110具有一第一容置槽140a、一第二容置槽140b与一微流道114c。微流道114c连通第一容置槽140a与第二容置槽140b。第一电极120与第二电极130配置于芯片本体110。第一电极120具有一第一端122与一第二端124，第一端122用以接触一检测装置50的一第一探针52，第二端124位于第一容置槽140a。第二电极130具有一第三端132与一第四端134，第三端132用以接触检测装置50的一第二探针54，第四端134位于第二容置槽140b。
在上述的配置下，第一电极120与第二电极130的第二端124与第四端134分别位于第一容置槽140a与第二容置槽140b。第一电极120与第二电极130的另一端，也就是第一端122与第三端132则是位于第一容置槽140a与第二容置槽140b之外。因此，当使用者欲通过检测装置50检测生物芯片100时，使用者只需将第一探针52以及第二探针54分别与第一端122与第三端132接触以施加偏压，偏压就会经由第二端124与第四端134传递至第一容置槽140a与第二容置槽140b内的含有待测细胞的流体，以驱动含有待测细胞的流体在微流道114c中流动而便于进行检测。换言之，检测装置50的第一探针52与第二探针54不会直接接触到第一容置槽140a与第二容置槽140b中含有待测细胞的流体。因此，在完成检测后不需要清洁第一探针52与第二探针54，也不会污染到下次进行检测的含有待测细胞的流体。
详细地说，本实施例中的芯片本体110包括一第一基板112与一第二基板114。第一电极120与第二电极130配置于第一基板112上。第二基板114具有一第一贯孔114a、一第二贯孔114b与微流道114c。第一贯孔114a构成第一容置槽140a，第二贯孔114b构成第二容置槽140b。第一贯孔114a与第二贯孔114b分别暴露第二端124与第四端134。所以，第一电极120与第二电极130的第二端124与第四端134可与第一容置槽140a与第二容置槽140b中含有待测细胞的流体接触。再者，第二基板114配置于第一基板112上，而第二基板114未覆盖在第一基板112上的第一端122与第三端132。因此，第一端122与第三端132可用以接触检测装置50的第一探针52与第二探针54。本实施例中，第一探针52与第二探针54以及检测光束都是由图2中的上方接近生物芯片100。当然，检测光束也可由图2中的下方接近生物芯片100。
以下举例说明本发明的生物芯片100检测的过程，本实施例的生物芯片检测装置50为流式细胞仪，但生物芯片检测装置的种类不以此为限。首先，将含有待测细胞的流体置入生物芯片100。接着，使用者利用第一探针52与第二探针54分别与第一端122与第三端132接触。此时，流式细胞仪提供电压来驱动流体中的细胞，使细胞能在微流道114c中流动。
再来，流式细胞仪会输入检测光束，使每个悬浮于流体中的细胞通过检测光束以产生荧光反应。接着，这些检测信号将被流式细胞仪的光侦测器(未图示)纪录，根据这些侦测结果以计算细胞的数目多寡且输出细胞的物化性质的结果。最后，使用者将第一探针52与第二探针54从第一端122与第三端132移开，便完成整个检测的动作。由于第一探针52与第二探针54未接触含有待测细胞的流体，因此检测完毕后无需作清洁的动作，也不会对下次的含有待测细胞的流体产生化学反应及污染。
此外，本实施例中的第一探针52与第二探针54可设计为具有弹性而可压缩的型态。也就是说，当第一探针52与第二探针54接触第一端122与第三端132时，可用弹力回馈来知道是否有接触，并可稍微施加更大的力量以确保第一探针52与第二探针54与第一端122与第三端132接触良好。本实施例的第一探针52与第二探针54可为弹性探针(Pogo-pin)，但第一探针52与第二探针54的种类不以此为限。
图4为本发明的第二实施例的生物芯片的剖面示意图。图5为图4的第一基板的示意图。图4与图5中的第一基板是上下颠倒的。请参阅图4与图5，本实施例中的芯片本体210包括一第一基板212与一第二基板214。第一基板212具有一第一贯孔212a与一第二贯孔212b。第一电极220与第二电极230配置于第一基板212上。第二端224环绕第一贯孔212a，第四端234环绕第二贯孔212b。第二基板214具有一第一凹槽214a、一第二凹槽214b与微流道214c。第二端224与第四端234分别暴露于第一凹槽214a与第二凹槽214b。第一贯孔212a与第一凹槽214a构成第一容置槽240a，第二贯孔212b与第二凹槽214b构成第二容置槽240b。第二基板214配置于第一基板212下，而第二基板214未覆盖在第一基板212上的第一端222与第三端232。本实施例中，第一探针与第二探针是由图4中的下方接近芯片本体210，而检测光束则是由图4中的上方接近芯片本体210。
图6为本发明的第三实施例的生物芯片的剖面示意图。请参阅图6，芯片本体310包括一第一基板312、一第二基板314以及一第三基板316。第一基板312具有一第一凹槽312a、一第二凹槽312b与微流道312c。第二基板314具有一第一贯孔314a与一第二贯孔314b。第二基板314配置于第一基板312上。第一电极320与第二电极330配置于第二基板314上。第二端324环绕第一贯孔314a，第四端334环绕第二贯孔314b。第三基板316具有一第三贯孔316a与一第四贯孔316b。第三基板316配置于第二基板314上而未覆盖第一端322与第三端332。第三贯孔316a与第四贯孔316b分别暴露第二端324与第四端334。第一凹槽312a、第一贯孔314a与第三贯孔316a构成第一容置槽340a，第二凹槽312b、第二贯孔314b与第四贯孔316b构成第二容置槽340b。本实施例中，第一探针与第二探针以及检测光束都是由图6中的上方接近芯片本体310。
图7为图2的生物芯片稍做变化后的示意图，其中相似元件采用相同标号。请参阅图7，生物芯片102还包括一遮蔽层150。第一电极120、第二电极130与遮蔽层150属于同一层图案化金属层。换言之，第一电极120、第二电极130与遮蔽层150可以是由同一层金属层经过单一道图案化的制程后形成的。遮蔽层150配置于芯片本体110且具有一光学窗152。光学窗152的位置对应微流道114c的一段。因此，流式细胞仪提供的检测光束在照射到遮蔽层150后会被局限在只能从光学窗152的位置通过。藉此，不需要在流式细胞仪上配置额外的机构来限制检测光束照射的区域，也可避免光侦测器20接受到过多的背景光而降低信噪比。
本实施例中的芯片本体110的材质可为高分子材料。相较于现有利用玻璃(glass)制作芯片本体的方式来说，高分子材料加工容易，可以缩短制作芯片本体110时间。再者，芯片本体110可以是聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)或聚碳酸酯(PC)等硬性高分子材料所制成，相较于现有利用聚二甲基硅氧烷(PDMS)做为芯片本体来说，因PDMS为疏水性硅胶类，故需要先打等离子体才能做后续的检测动作。然而，本实施例采用的PMMA不需要打等离子体，因此不会有检测时间冗长的问题存在。
此外，本实施例中的生物芯片110还包括一第三电极。第三电极160配置于芯片本体110且具有一第五端162与一第六端164。芯片本体110还具有连通微流道114c的一第三容置槽140c。第五端162用以接触检测装置50的一第三探针56，第六端164位于第三容置槽140c。由此，在图6中的微流道114c中含有待测细胞的流体的流向可为第一电极120至第二电极130、第一电极120至第三电极160或是第二电极130至第三电极160。因此，使用者可选择适合的电极来施加偏压以控制流向，换言之，使用者可选择在第一电极120、第二电极130以及第三电极160之间施加偏压，使微流道114c中含有待测细胞的流体的流向灵活。又，本实施例中的电极与容置槽的数量并不限制，举例来说，在生物芯片102上可再扩充一第四电极170。
综上所述，在本发明的生物芯片中，电极的一端用以接触检测装置的探针，电极的另一端用以与容置槽相连。由此，检测装置的探针施加偏压时，不需要接触到容置槽中含有待测细胞的流体。所以，可以避免含有待测细胞的流体受到探针的污染。再者，芯片本体采用高分子材料所制成，因此加工容易，可以缩短制作芯片本体时间。又，可依照检测的需求，在生物芯片上增加电极的数量。而且，使用者可选择适合的电极来施加偏压以控制流体的流向。
此外，通过配置光学窗在生物芯片上，不需要在检测仪上设计机构来限制检测光束，并且有利于避免噪声。
虽然本发明已以实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的更动与润饰，故本发明的保护范围当视后附的申请专利范围所界定者为准。

Claims (8)

1.一种生物芯片，包括：
一芯片本体，具有一第一容置槽、一第二容置槽与一微流道，其中该微流道连通该第一容置槽与该第二容置槽；
一第一电极，配置于该芯片本体且具有一第一端与一第二端，其中该第一端用以接触一检测装置的一第一探针，该第二端位于该第一容置槽；以及
一第二电极，配置于该芯片本体且具有一第三端与一第四端，其中该第三端用以接触该检测装置的一第二探针，该第四端位于该第二容置槽。
2.如权利要求1所述的生物芯片，其中该芯片本体包括：
一第一基板，其中该第一电极与该第二电极配置于该第一基板上；以及
一第二基板，具有一第一贯孔、一第二贯孔与该微流道，其中该第二基板配置于该第一基板上而未覆盖该第一端与该第三端，该第一贯孔与该第二贯孔分别暴露该第二端与该第四端，该第一贯孔构成该第一容置槽，该第二贯孔构成该第二容置槽。
3.如权利要求1所述的生物芯片，其中该芯片本体包括：
一第一基板，具有一第一贯孔与一第二贯孔，其中该第一电极与该第二电极配置于该第一基板上，该第二端环绕该第一贯孔，该第四端环绕该第二贯孔；以及
一第二基板，具有一第一凹槽、一第二凹槽与该微流道，其中该第二基板配置于该第一基板上而未覆盖该第一端与该第三端，该第二端与该第四端分别暴露于该第一凹槽与该第二凹槽，该第一贯孔与该第一凹槽构成该第一容置槽，该第二贯孔与该第二凹槽构成该第二容置槽。
4.如权利要求1所述的生物芯片，其中该芯片本体包括：
一第一基板，具有一第一凹槽、一第二凹槽与该微流道；
一第二基板，具有一第一贯孔与一第二贯孔，其中该第二基板配置于该第一基板上，该第一电极与该第二电极配置于该第二基板上，该第二端环绕该第一贯孔，该第四端环绕该第二贯孔；以及
一第三基板，具有一第三贯孔与一第四贯孔，其中该第三基板配置于该第二基板上而未覆盖该第一端与该第三端，该第三贯孔与该第四贯孔分别暴露该第二端与该第四端，该第一凹槽、该第一贯孔与该第三贯孔构成该第一容置槽，该第二凹槽、该第二贯孔与该第四贯孔构成该第二容置槽。
5.如权利要求1所述的生物芯片，还包括一遮蔽层，配置于该芯片本体且具有一光学窗，该光学窗的位置对应该微流道的一段。
6.如权利要求5所述的生物芯片，其中该第一电极、该第二电极与该遮蔽层属于同一层图案化金属层。
7.如权利要求1所述的生物芯片，还包括一第三电极，配置于该芯片本体且具有一第五端与一第六端，其中该芯片本体还具有连通该微流道的一第三容置槽，该第五端用以接触该检测装置的一第三探针，该第六端位于该第三容置槽。
8.如权利要求1所述的生物芯片，其中该芯片本体的材质为高分子材料。
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